Artikel IEF-Werner GmbH

Furtwangen, 02.08.2023

"Müssen Bauteile mit einer hohen Präzision gefügt werden, kommen Servopressen zum Einsatz“, erklärt Peter Pfaff, Leiter Produktmanagement Servopressen bei der IEF-Werner GmbH. „Diese können zudem die Genauigkeit überprüfen und die gefügten Baugruppen in Gut- und Schlechtteile oder sogar in verschiedene Qualitätsstufen einteilen.“ Der Automatisierungsspezialist hat für diese Aufgaben die bewährte aiPRESS-Baureihe entwickelt. Die flexibel aufgebauten Systeme lassen sich sowohl in automatisierte Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. Dazu verfügen die Pressen über mehrere standardisierte Software- und auch einfache E/A-Schnittstellen. Erhältlich ist die Servopresse in vier Baugrößen – die Kleinste bringt eine Kraft von drei Kilonewton bei einer Maulweite von 180 Millimetern auf, die Größte schafft bis zu 100 Kilonewton bei 350 Millimetern Maulweite. Bei Bedarf bietet IEF-Werner mit der aiPRESS JM-Baureihe noch mehr Flexibilität bei der Größe des Arbeitsbereichs.„Im Sommer 2022 haben wir unsere Servopresse einer Baumusterprüfung durch den TÜV Süd unterziehen lassen“, sagt Peter Pfaff. Damit gewährleistet IEF-Werner, dass die Baureihe alle Sicherheitsanforderungen aus den für das Produkt zutreffenden Normen erfüllt und sich für den vorgesehenen Anwendungsbereich eignet. Betreiber erhalten auf ihre Anforderungen zugeschnittene und betriebssichere Fertigungs-Einrichtungen. Die erteilten Baumusterbescheinigungen gelten für alle Baugrößen.

Bequemer in der Handhabung

Um die gestiegenen Kundenanforderungen zu erfüllen und die Arbeit für den Nutzer zu vereinfachen, haben die IEF-Entwickler unter anderem die Multitouch-Unterstützung des Bedienfelds der aiPRESS optimiert. „Der Anwender konnte dieses vorher schon intuitiv handhaben. Nun kommt es der Bedienung eines Smartphones sehr nahe“, sagt Pfaff. Zudem wurde das Benutzermanagement übersichtlicher gestaltet sowie die Autoskalierung des Fensters an die Monitorgröße angepasst. Alternativ kann der Anwender die Presse nun auch mit handelsüblichen Monitoren und Eingabegeräten betreiben.

„Wir haben außerdem für den Service einen Superuser eingeführt – also einen speziellen Benutzer-Account mit mehr Berechtigungen als bei einem normalen Account“, berichtet Pfaff. Ist der Nutzer, etwa der Service-Techniker, auf dieser höchsten Ebene angemeldet, öffnet sich für ihn ein Fenster mit speziellen Funktionen, die für den Maschinenbediener weniger interessant sind.

Nullpunkt einstellbar

„Die größte Neuerung betrifft jedoch die Einstellung des Nullpunkts an der aiPRESS“, erläutert IEF-Experte Pfaff. Es ist so: Die Servopresse besteht aus verschiedenen Komponenten, die innerhalb bestimmter Toleranzen gefertigt werden. Je nach Baugröße der Maschine können sich diese Abweichungen auf sieben bis acht Zehntel summieren. Das wirkt sich dann auch auf die Maulweite aus. „Ein paar Zehntel entscheiden oft schon darüber, ob eine gefügte Baugruppe die Anforderungen erfüllt oder Ausschuss ist“, weiß Peter Pfaff. Hat ein Anwender mehrere Maschinen gleicher Baugröße im Einsatz, kann er nicht einfach so das Werkzeug zwischen den Anlagen wechseln, ohne vorher Anpassungen vornehmen zu müssen. „Wir fertigen nun die Maulweiten bei allen Baugrößen mit einer Genauigkeit von fünf Hundertstel“, beschreibt Pfaff. Damit sind alle Pressen baugleich und können eins zu eins getauscht werden. Verlangt der Kunde noch engere Toleranzen, setzt IEF-Werner dies kundenspezifisch um.

Die Produktdaten befinden sich auf dem Server. Der Betreiber kann das Werkzeug an der Presse einsetzen, die gerade frei ist, und einfach starten – ohne Anpassungen vornehmen zu müssen. Die Parameter sind an jeder Maschine identisch. „Wir stellen den Nullpunkt im Werk ein, er lässt sich aber auch jederzeit verändern“, erklärt Pfaff.

Pressen mit Messstück

„Wir bieten nun auch verschiedene Sonderfunktionen an, die wir kundenspezifisch entwickelt haben“, sagt Peter Pfaff: „Diese werden teilweise auch in den Standard übernommen.“ Eine Funktion heißt: ‚Pressen mit Messstück‘. Angenommen, bei einer Baugruppe muss zwischen Motor und Lüfterrad ein Spalt von 0,3 Millimetern vorhanden sein. Dabei soll der Motor auf der Motorwelle verpresst werden. Die Baugruppe besteht noch aus weiteren Komponenten wie Lüfterrad und Kugellager. Alle Bauteile weisen Toleranzen auf, die sich summieren. Um den exakten Spalt reproduzierbar herzustellen, legt der Bediener zuerst den Motor in die Presse und anschließend ein Messstück. Nun kommen die weiteren Komponenten der zu fügenden Baugruppe dazu.

Peter Pfaff: „Mit einer definierten Kraft presst die aiPRESS das Messstück an. Der Messwert, also die Dicke des Messstücks, wird als Parameter in der Steuerung hinterlegt.“ Nach diesem Vorpressen öffnet der Bediener die Presse und entnimmt das Messstück. Nun korrigiert die Presse das Maß nach, bis ein Spalt von 0,3 Millimetern erreicht ist. Mit diesem Vorpressen auf das Messstück und Nachpressen auf Sollmaß lassen sich alle Bauteiltoleranzen ausgleichen.

Pressen mit digitalem Eingang

„Um eine Baugruppe zu verpressen, definiert der Anwender eine Kraft oder eine Wegposition“, beschreibt Peter Pfaff. Um die summierten Toleranzen der einzelnen Bauteile auszugleichen, nutzt er in der Regel eine Lehre, die als Bezugsnormal für das vorher festgelegte Maße dient. Es geht nun auch anders: Die IEF-Entwickler haben die Möglichkeit geschaffen, über einen Sensoranschluss am Oberwerkzeug einen Taster anzuschließen. Nun kann die Presse so parametriert werden, dass sie genau bis zum Betätigen dieses Sensors fährt. Um das Einstellen des Sensors zu erleichtern, gibt es einen Parameter, der erlaubt, den Sensor im Zehntel-Millimeter-Bereich zu "überfahren".

„Wir haben noch eine weitere Sonderfunktion entwickelt“, berichtet Pfaff. Bei ‚Dauertest Federelement‘ kann mit Hilfe der aiPRESS eine Feder wiederholt auf Weg oder Kraft belastet und alle Werte über einen Weg-Kraft-Verlauf aufgezeichnet werden. Grenzwerte, wann der Test abgebrochen werden soll, lassen sich einstellen. Peter Pfaff: „Mit unserer aiPRESS kann der Anwender prüfen, wie sich Federn etwa nach fünf, 50, 500 oder auch 5.000 Zyklen verhalten.“

Präzise Arbeitsweise

Die Basis der Servopressen-Baureihe besteht aus einem festen und verwindungssteifen C-Gestell. Dieses biegt sich bei sehr hohen Kräften auf. Die Aufbiegung wird jedoch kompensiert. Für eine präzise Arbeitsweise sorgt zudem der Antriebsstrang, der aus einer hochgenauen Spindel, einem Servomotor und einer Pinolenführung besteht. Damit lassen sich Querkräfte sicher aufnehmen. Eine Präzisionsführung hält bei der aiPRESS den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg exakt in der Spur. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass dieser sich an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt. Der Servoantrieb arbeitet somit immer unter optimalen Betriebsbedingungen. Der Bediener kann Prozessfaktoren wie Vorschubkraft, Verfahrgeschwindigkeit, Positionierzeit und Genauigkeit individuell für die jeweilige Anwendung einstellen.

IEF-Werner bietet Linearachsen für die ATEX-Zonen 2 und 22

Furtwangen, 23.06.2023

Was muss ein Konstrukteur beachten, um Komponenten wie Linearführungen in Anlagen zu verbauen, die in explosionsfähiger Atmosphäre zum Einsatz kommen?

„Mit dieser Frage kamen Kunden immer öfter auf uns zu“, sagt Thomas Hettich, Produktmanager bei der IEF-Werner GmbH. „Auf Anfrage liefern wir schon sehr lange unsere Zahnriemen- und Spindelantriebe für den Ex-Schutz-Bereich. In dieser Ausführung eignen sie sich unter anderem für den Einsatz in Zuführungen von Pulverbeschichtungs- und Nasslackierungsanlagen, in der Abfüllung von Chemikalien oder auch in der Batteriezellenmontage – sprich überall dort, wo es im Betrieb kurzzeitig zu einer explosiven Atmosphäre kommen kann. Auslöser sind zum Beispiel brennbare Gase, Dämpfe und Nebel (Ex-Zone 2) sowie explosive Stäube (Ex-Zone 22). Zu den möglichen Zündquellen zählen etwa Oberflächen, die durch ein Warmlaufen von Längsführungen oder Riemenscheiben heiß geworden sind. Weitere Gefahren: mechanisch erzeugte Funken, elektrische Streuströme und statische Elektrizität. „Deshalb sind bei den Zahnriemen- und Spindelantrieben verschiedene Anpassungen für diese Gefahrenzonen notwendig“, beschreibt Hettich. 

IEF-Werner hat für diese Anforderungen entsprechend modifizierte Lineareinheiten in seinem Portfolio. An den Lineareinheiten sind zusätzliche Erdungspunkte angebracht. Separate Erdungsschienen dienen zum Zusammenfassen der Erdungsleitungen. Ergänzende Komponenten wie Klemmenboxen sind ebenfalls für den explosionsgefährdeten Bereich ausgelegt.

„Bei Zahnriemen oder Energieketten achten wir unter anderem auf eine elektrisch leitende Oberfläche. Würde sich diese statisch aufladen, besteht die Gefahr der Funkenbildung“, erklärt Hettich. „Aus diesem Grund setzen wir bei den Spindelantrieben auf Kupplungen aus elektrisch leitenden Elastomeren.“ Verbaut werden nur Planetengetriebe und Motoren mit ausreichendem Schutzniveau.

Zu seiner klassifizierten Komponente erhält jeder Kunde eine Dokumentation mit Zündgefahrenbewertung. Damit kann er die IEF-Komponente in seinem Produktionsprozess sicher einbauen. Durch Anpassung der internen Abläufe, inklusive Checkliste für die interne Fertigungskontrolle, können wir Anfragen und Projekte im ATEX-Bereich jetzt rationeller und sicherer abwickeln als früher“, resümiert Thomas Hettich.

Furtwangen, 19.01.2023

Die Gigaset Communications GmbH mit Sitz in Bocholt stellt DECT-Telefone für B2C und B2B, Smartphones sowie Smart-Home-Lösungen her. 2020 hat das Unternehmen mit Atos Unify einen Exklusivvertrag geschlossen: Gigaset fertigt für den weltweit führenden Anbieter von Kommunikations- und Kollaborationslösungen die nächste Endgeräte-Familie an Tischtelefonen in unterschiedlichen Varianten. Dafür hat der Hersteller in Bocholt ein neues flexibles und automatisiertes Linienkonzept entwickelt, bei dem Cobots die Handlingstationen mit den Montageprozessen verbinden. 

„Gigaset beauftragte uns mit einer Lösung, die in Trays angelieferte Bauteile wie Platinen aufnimmt, diese orientiert bereitstellt und in vorgegebener Lage der Montagelinie zuführt“, berichtet Wolfgang Kammerer, zuständig für den Vertrieb Systeme bei der IEF-Werner GmbH aus Furtwangen. „Wir arbeiten schon seit vielen Jahren erfolgreich zusammen und lieferten in der Vergangenheit zahlreiche Palettiersysteme.“ Doch aufgrund des Einsatzes kollaborativer Roboter war dieser Auftrag anders.

Flexibles Palettiersystem

IEF-Werner sah für diese Aufgabe den varioSTACK mit Bandlader vor. Das offene und modulare Palettiersystem lässt sich an unterschiedliche Traygrößen anpassen – insbesondere im Viertel- und Achteleuromaß. Es ist kompakt gebaut und kann problemlos in jede vorhandene Produktionsstruktur integriert werden – also perfekt für Gigaset.

Bisher verarbeitete der varioSTACK aufgrund seiner Baugröße Paletten bis zum Standardmaß 400 x 600 Millimeter. Gigaset hatte jedoch für seine neue Linie ein Tray-System mit den Maßen 775 x 575 Millimeter etabliert, das sich mit verschiedenen Inlays befüllen lässt.

„Wir mussten deshalb die Anlage für diese Anwendung größer bauen, ohne das Grundkonzept zu verändern“, erläutert Kammerer. IEF-Werner hat damit den varioSTACK nach oben hin erweitert. Der Palettierer kann nun nicht nur Trays im vorgegeben Sonderformat verarbeiten, sondern auch Paletten mit dem Standardmaß 600 x 800 Millimeter. Eine weitere Herausforderung: Der Automatisierungsspezialist musste den varioSTACK für die kollaborative Fertigungsstraße ausführen. 

Ein Mitarbeiter fährt die mit Platinen bestückten Trays mit einem Hubwagen in den Palettierer und setzt den kompletten Stapel auf das Band ab. „Um das zu ermöglichen, haben wir die Bänder enger zueinander positioniert“, beschreibt Wolfgang Kammerer. Das hat einen klaren Vorteil für das Personal, das nun deutlich ergonomischer arbeiten kann. Denn manuell wäre dieser Arbeitsschritt aufgrund der relativ großen und unhandlichen Stapel körperlich sehr anstrengend.

Der Bediener startet den Automatikbetrieb. Das Band transportiert die Trays in den Einlaufschacht. Dieser ist mit einer Hubachse und einem Palettengreifer ausgestattet, der das oberste Tray aus dem Schacht aufnimmt, damit nach oben fährt und es auf dem Tisch ablegt. In der Bearbeitungsposition angekommen, entnimmt ein neben dem varioSTACK angebrachter Cobot nacheinander die Platinen, indem er von oben in den Palettierer greift. Der Cobot ist auf einer festen Position montiert und übergibt die Teile an ein Shuttle, das die Platinen zur nächsten Station transportiert.

Ist das Tray leer, fördert es der Tisch zum Auslaufschacht. Auch dieser ist mit Hubachse und Palettengreifer ausgestattet. Die Anlage stapelt die leeren Trays nacheinander auf das Band. Ist der Stapel komplett, fährt er automatisch bis ans Ende des Auslaufbands. Mitarbeiter können diesen entnehmen. Der Prozess beginnt von vorn.

Auf Nummer sicher gehen

„Den unteren Gefahrenbereich des varioSTACK schützen wir mit einem Lichtvorhang“, berichtet Wolfgang Kammerer. „Damit stellen wir sicher, dass kein Mitarbeiter bei laufendem Betrieb in die Anlage greifen kann. Weil der Roboter ohne Schutzumhausung arbeitet, mussten wir auch den oberen Teil des Palettierers absichern.“ Beim Ein- und Ausschleusen der Trays fährt eine Abdeckung über den jeweiligen Schacht und verhindert so, dass der Bediener in diesen Gefahrenbereich greifen kann. Bei einem Wechsel der Trays schließt eine zweite Schottscheibe die obere Öffnung an der Tischabdeckung in Richtung Cobot ab. Damit kann der Bediener nicht in die Entladezone des Palettierers greifen. Sie ist pneumatisch angetrieben, und Sensoren überwachen die beiden Endpositionen.

Für die Steuerung des Palettiersystems installierte IEF-Werner die Siemens S7 1500 mit eigenentwickelter Bedienoberfläche. Für die Bedienung steht eine intuitive grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung. „Mitarbeiter von Gigaset können damit unseren varioSTACK mühelos handhaben“, sagt Kammerer. „Wir haben die Steuerung nicht fest positioniert. Der Anwender kann sie schwenken und so platzieren, dass er ergonomisch optimal arbeiten kann.“

Furtwangen, 25.8.2022 – Der varioSTACK CF lässt sich an nahezu jede Aufgabenstellung anpassen. Der Anwender kann diese Lösung mit einem integrierten IEF-Produkthandling betreiben. Außerdem kann er den äußerst kompakten Palettierer standardmäßig mit Palettenwagen oder Transportbändern beladen. Trays mit einem Gewicht von bis zu 15 Kilogramm werden somit ein- und ausgeschleust. Für die Fertigung unter reinen Bedingungen haben die Entwickler von IEF-Werner den varioSTACK CF gesondert optimiert. Unter Beibehaltung der schnellen Taktzeiten wurden speziell die Aspekte der Partikelgenerierung und Abreinigbarkeit verbessert – zum Beispiel über Lineareinheiten mit Metallbandabdeckung, die IEF-Werner ebenfalls auf der Motek zeigen wird.

Die Metallbandabdeckung schützt den Linearantrieb einerseits vor dem Eindringen von Schmutz oder Partikeln und verhindert andererseits die Partikelabgabe an die Umgebung. Damit eignen sich die Antriebe für Reinräume nach ISO 14644-1 von Klasse 1 bis 8. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung hat dies geprüft und zertifiziert. Damit können Hersteller aus der Pharma- und Medizintechnik die Anforderungen an die Sauberkeit von Lineareinheiten erfüllen.

In Stuttgart zeigt IEF-Werner zudem die erfolgreiche Servopressen-Serie aiPRESS. Die flexibel aufgebauten Systeme lassen sich sowohl in automatisierte Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. Erhältlich sind sie in vier Baugrößen: mit drei Kilonewton und 180 Millimetern Maulweite, 15 Kilonewton und 230 Millimetern Maulweite, 36 Kilonewton und 280 Millimetern Maulweite. Die größte Version ist die aiPRESS 100. Sie wiegt etwa 650 Kilogramm, hat eine Maulweite von 350 Millimetern und kann auch größere Komponenten mit einer Kraft von bis zu 100 Kilonewton und einer Wiederholgenauigkeit von wenigen Mikrometern verpressen. IEF-Werner wählt bei jeder Kraftstufe den passenden Motor für die Kundenapplikation aus. Bereits im Standardsystem enthalten ist jetzt auch das externe Wegmesssystem, das direkt an der Presspinole angebracht ist.

Fachbesucher können sich auf der Motek auch über die Verstelleinheit domiLINE informieren. Mit diesem bewährten Einstell-Schlitten lassen sich zum Beispiel Messsysteme an jede mögliche Position manuell verschieben. Die Verstelleinheit ist modular aufgebaut und kann leicht umgerüstet werden. Mit den Schlittenbreiten von 30, 50, 80 und 120 Millimetern ist der Anwender flexibel. Bei der kleinsten Version etwa sind ab Lager jeweils vier verschiedene Hübe von fünf bis 20, bei der größten von 25 bis 100 Millimetern lieferbar. Betreiber können nicht nur Schlitten miteinander, sondern auch mit manuellen Dreheinheiten verbinden. Dafür hat IEF-Werner die MDV-Serie im Programm, die in vier Größen erhältlich ist. Die kleinste Version hat einen Durchmesser von 55 Millimetern, die größte einen rechteckigen Querschnitt von 100 x 140 Millimetern. Das Spiel der Schneckenverzahnung ist einstellbar und werkseitig schon optimal auf ein Minimum reduziert. Für den Anwender bedeutet dies eine noch höhere Wiederholgenauigkeit bei der Positionierung.

Auf der Motek präsentiert IEF-Werner zudem ein Portalsystem mit der Zahnriemenachse Modul 115/25. Damit demonstriert der Automatisierungsspezialist die Handhabung von Paletten mit Hilfe eines großen Portalsystems. Betriebe können mit dessen Hilfe etwa Paletten oder Kisten mit einem Gewicht bis zu 40 Kilogramm handhaben. Der Grundkörper des Moduls zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aus. Damit sind Konstrukteure in der Lage, große Spannweiten umzusetzen – und genau das ist beim Aufbau von Portalsystemen von Vorteil. Selbst bei hohen Belastungen und großen Hüben sind keine zusätzlichen Stützkonstruktionen erforderlich. Es lassen sich Hübe bis 6,5 Meter realisieren. Dabei steht die Lineareinheit in Hubabstufungen von je 60 Millimetern zur Verfügung.

Wie lassen sich kleine und leichte Bauteile etwa in der Uhrenindustrie, Medizinbranche, Mikrosystem- oder Feinwerktechnik automatisiert bewegen – und dazu noch schnell und präzise? Diese Frage beantwortet IEF-Werner auf der Motek mit der miniSPIN-Baureihe. Der Anwender erhält ein kompaktes und hochdynamisches Handling für Komponenten mit einem Gewicht von bis zu 20 Gramm und einer Gesamtzykluszeit von unter 240 Millisekunden. Je nach Anwendung lässt sich die Baureihe als Einzellösung oder auch kombiniert mit Lineareinheiten einsetzen.

IEF-Werner auf der Motek, Halle 5, Stand 5220

Furtwangen, 04.04.2022 – Muss Service-Personal den Bearbeitungsraum einer Maschine betreten, sind die Antriebsachsen in einen gefahrlosen Zustand zu versetzen. Hängen an den vertikalen Achsen dazu noch schwere Lasten, können diese aufgrund der Schwerkraft absinken. Um dies zu verhindern, sind die Vertikalachsen in der Regel mit Bremsen im Antriebsmotor gesichert. „Verschmutzungen oder mechanischer Verschleiß können deren Wirkung allerdings stark beeinträchtigen“, erläutert IEF-Produktberater Thomas Hettich. Zudem befinden sich zwischen der im Motor integrierten Bremse und dem Grundkörper der Achse mehrere Übertragungsglieder wie Kupplungen oder Zahnriemen, die versagen könnten. Dazu besteht die Gefahr, dass beim Demontieren eines Motors z.B. bei Wartungsarbeiten es sogar zu einem plötzlichen Absinken der Last kommen kann und damit die Mitarbeitenden erheblich gefährdet werden.

Für Konstrukteure und Maschinenbauer gilt es bei der Risikobeurteilung, das ungewollte Absinken der Vertikalachsen zuverlässig zu verhindern. Damit reicht bei vielen Applikationen die Feststellbremse im Motor nicht mehr aus. Anwender fordern deshalb immer öfter ein zusätzliches Bremselement, das in der Lineareinheit integriert oder außen angebaut werden kann.

IEF-Werner bietet nun optional Feststellbremsen für verschiedene Zahnriemen- und Spindelachsen an. Je nach Lineareinheit ist ein Klemmelement mit einer Haltekraft zwischen 400 und 750 Newton verbaut. „Die Bremskraft wirkt stets auf die Führungsschiene – je größer diese ist, desto größer ist die Klemmkraft“, sagt Hettich. Die Feststellbremse ist energielos geschlossen und pneumatisch betätigt offen. Fünf Millionen statische Klemmzyklen und bis zu 500 dynamischen Bremszyklen sind möglich.

Sobald die Achse stromlos geschaltet oder die Regelung deaktiviert wird, ist die Feststellbremse aktiv – zum Beispiel, wenn ein Mitarbeiter die Maschine abends abschaltet oder wenn die Schutztüren im laufenden Betrieb geöffnet werden, nachdem die Lineareinheiten stillgesetzt wurden (STO [Safe Torque Off]). Aufgrund der kompakten Einbaumaße bevorzugen es Anwender, wenn die Feststellbremse in die Achse integriert ist. Damit ist sie von außen bis auf den pneumatischen Anschluss für das Klemmelement nicht sichtbar und der Einsatz ist auch bei beengten Platzverhältnissen möglich. Allerdings muss der Schlitten eine bestimmte Länge aufweisen, damit sich die Bremse integrieren lässt. „Der Schlitten ist dann z.B. bei der Lineareinheit Modul 160/15 300 mm lang“, beschreibt Hettich.

Bewährt hat sich die neue Lösung bereits in der Lineareinheit Modul 160/20 ZR10. Der Automatisierungsspezialist bietet diese Option nun auch für weitere Zahnriemen- und auch Spindelantriebe an, zum Beispiel für die Lineareinheiten mit Zahnriemen Modul 80/15 und Modul 160/15 oder die Spindelachse profiLINE 140 – jeweils mit einer Klemmkraft von 400 Newton.

Mit der Verstelleinheit domiLINE hat die IEF-Werner GmbH einen bewährten Einstell-Schlitten im Programm, mit dem sich zum Beispiel Messsysteme an jede mögliche Position manuell verschieben lassen. Die Einheit ist modular aufgebaut und leicht umzurüsten. Ist dabei auch eine Drehbewegung gefordert, liefert IEF-Werner die manuellen Drehverstelleinheiten MDV dazu.

Es gibt Aufgaben, die sich manuell sehr effizient lösen lassen. Ein typischer Fall: Bei einem Palettiersystem soll eine Kamera die genaue Position des Bauteils erfassen. Kommt es zu einem Produktwechsel, ist der Bildsensor vom Bediener neu zu justieren. Für diese und ähnliche Aufgaben hat IEF-Werner seit Jahren die bewährte Baureihe domiLINE im Programm. Bei dieser manuellen Verstell­einheit bewegt eine präzise Stahlspindel, kugelgelagert in einer Endplatte und mit spielarmer, vorgespannter Kunststoffmutter, das Führungssystem. Die genaue Positionierung erfolgt mit einem Drehknopf oder einem Handrad. Der Drehknopf ist geriffelt und – genauso wie beim Handrad – mit einer Skalierung versehen. Die Einheit kann flexibel in allen Lagen montiert werden.

Die domiLINE-Verstelleinheit ist modular aufgebaut und lässt sich leicht umrüsten. Mit den Schlittenbreiten von 30, 50, 80 und 120 Millimetern ist der Anwender sehr flexibel. Bei der kleinsten Version etwa sind ab Lager jeweils 4 verschiedene Hübe von fünf bis 20, bei der größten von 25 bis 100 Millimetern lieferbar. Andere Hübe sind nach Kundenwunsch ebenfalls realisierbar. Die Spindelsteigungen liegen bei den einzelnen Baugrößen zwischen 0,5 und zwei Millimetern. Messsysteme, wie die anfangs erwähnte Kamera, lassen sich damit in jeder möglichen Position einstellen. Der Anwender kann jeden Schlitten von Hand exakt positionieren und von der Seite mit einem Klemmhebel fixieren. Der Schlitten lässt sich aber auch direkt an der Spindel klemmen. Dazu ist die Aufnahme geschlitzt und lässt sich zum Beispiel mit einem Klemmhebel festziehen – und zwar so fest, dass sich die Spindel nicht mehr bewegen kann. Zudem können die Einstellschlitten mit speziellen Fixierelementen einfach kombinieret werden, ohne die einzelnen Elemente verschrauben zu müssen. Jede Achs-Konfiguration ist denkbar – etwa X-Y, X-Z, X-Y-Z oder auch X-Y-Y-Y. Als Zubehör bietet IEF-Werner hierfür spezielle X-Z- oder X-Y-Verbindungssätze an.

Der Anwender kann nicht nur Schlitten miteinander, sondern auch mit manuellen Dreheinheiten verbinden. Dafür hat IEF-Werner die MDV-Serie im Programm, die in vier Größen erhältlich ist. Die kleinste Version hat einen Durchmesser von 55 Millimetern, die größte einen rechteckigen Querschnitt von 100 x 140 Millimetern. Das Spiel der Schneckenverzahnung ist einstellbar und werkseitig schon optimal auf ein Minimum reduziert. Für den Anwender bedeutet dies eine noch höhere Wiederholgenauigkeit bei der Positionierung.

Die Spindel ist beim MDV 80/100 und MDV 100/140 darüber hinaus gegengelagert. Dadurch kann die Einheit relativ hohe Drehmomente und Lasten aufnehmen. Die genaue Positionierung erfolgt wie bei der domiLINE optional mit einem Drehknopf oder einem Handrad. Über einen nachrüstbaren Klemmmechanismus lässt sich die Spindel zudem in jeder Lage fixieren.

Sowohl die Verstell- als auch die Dreheinheit erhält der Anwender auf Wunsch mit einer mechanischen oder elektronischen Positionsanzeige. Bei Bedarf stattet IEF-Werner das System auch mit einer Busschnittstelle aus. Dadurch können die Einheiten ihre eigene Position übermitteln und so die Arbeiten bei häufig wechselnden Positionen vereinfachen. Ein nützliches Zubehör sind außerdem die flexiblen Wellen. Diese übertragen die Bewegungen des Handverstellers um jede Ecke, in bis zu 1,5 Metern Entfernung. Weitere Informationen finden Sie unter: www.ief.de/produkte/komponenten/manuelle-versteller/standardversteller/

Mit der Baureihe aiPRESS hat IEF-Werner Servopressen im Programm, die Komponenten mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern verpressen – und das automatisch. Der Automatisierungsspezialist hat die Baureihe nun nach oben hin erweitert: Anwender erhalten die leistungsstarke Servopresse nicht mehr nur in drei, sondern in vier Baugrößen. Die nun größte Version fügt Komponenten mit einer Kraft von bis zu 100 Kilonewton.

„Servopressen kommen dann zum Einsatz, wenn eine gewisse Präzision erreicht werden soll“, erklärt Peter Pfaff, Leiter Produktmanagement Servopressen bei der IEF-Werner GmbH. „Mit Servopressen lässt sich diese Genauigkeit nach dem Fügen der Komponenten gleichzeitig überprüfen und damit die Baugruppen in Gut- und Schlechtteile oder in verschiedene Qualitätsstufen einteilen.“ Seit 2013 hat der Automatisierungsspezialist aus dem Schwarzwald für diese Aufgaben die bewährte aiPRESS-Baureihe im Programm. Anwender können die flexibel aufgebauten Systeme sowohl in automatisierten Fertigungslinien als auch in Handarbeitsplätze integrieren. Dazu verfügen die Pressen über mehrere standardisierte Software- oder auch einfache E/A-Schnittstellen. Bisher hatte IEF-Werner drei Baugrößen im Programm: Die Kleinste bringt eine Kraft von drei Kilonewton bei einer Maulweite von 180 Millimetern auf, die zweite schafft 15 Kilonewton bei einer Maulweite von 230 Millimetern und die bis vor kurzem noch größte Version bis zu 36 Kilonewton bei einer Maulweite von 280 Millimetern. „Immer häufiger kamen Kunden auf uns zu und berichteten von Projekten, bei denen deutlich größere Presskräfte gefragt waren“, berichtet Pfaff. „Typische Anwendungen kamen zum Beispiel aus der Automobil-Industrie.“ Seit Anfang des Jahres ist nun die aiPRESS 100 auf dem Markt. Die mit einem Gewicht von etwa 650 Kilogramm weit massivere Version kann bei einer Maulweite von 350 Millimetern nun auch größere Komponenten mit einer Kraft von bis zu 100 Kilonewton und einer Wiederholgenauigkeit von wenigen Mikrometern verpressen.

„Um bei solch hohen Kräften präzise Ergebnisse zu liefern, besteht die Basis der Servopressen-Baureihe aus einem festen und verwindungssteifen C-Gestell“, beschreibt Peter Pfaff. IEF-Werner hat eine clevere Idee entwickelt, um dem Aufbiegen des Gestells bei sehr hohen Kräften zu begegnen: „Das Aufbiegen des C-Gestells wird gemessen und die Differenz kompensiert“, sagt Peter Pfaff.

Für eine präzise Arbeitsweise sorgt zudem der Antriebsstrang, der aus einer hochgenauen Spindel, einem Servomotor und einer Pinolenführung besteht. Damit lassen sich Querkräfte sicher aufnehmen. Eine Präzisionsführung hält bei der aiPRESS den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg exakt in der Spur. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass dieser sich an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt. „Der Servoantrieb arbeitet somit immer unter optimalen Betriebsbedingungen“, verspricht Peter Pfaff. „Der Bediener kann Prozessfaktoren wie Vorschubkraft, Verfahrgeschwindigkeit, Positionierzeit und Genauigkeit an die Anwendung anpassen.“

Direkt an der Presspinole haben die IEF-Entwickler ein Wegmesssystem mit einer Auflösung von einem Nanometer montiert. „Damit kann der Anwender zum Beispiel eine bereits verpresste Baugruppe mit einer definierten Kraft erneut anfahren, um so die Einpresstiefe eines Bauteils exakt zu vermessen“, erläutert Pfaff.

Sichere und benutzerfreundliche Bedienung

Bei der Entwicklung der aiPRESS hat IEF-Werner sehr viel Wert auf eine sichere Bedienung gelegt. „Ist sie als Stand-Alone-System im Einsatz, schließt eine transparente Schutzabdeckung den Arbeitsbereich während des Pressvorgangs komplett ein“, beschreibt Peter Pfaff. Der Bediener hat damit keine Möglichkeit, mit der Hand in die Gefahrenzone zu gelangen. Die Schutzabdeckung ist NC-gesteuert und so konstruiert, dass beim Schließen keine Verletzungsgefahr besteht.

Der Anwender profitiert zudem von einem ergonomisch und benutzerfreundlich gestaltetem Einricht- und Bedienkonzept. Dazu haben die IEF-Entwickler die grafische Benutzeroberfläche der aiPRESS mit einem eigenen Betriebssystem für Pressprozesse ausgestattet. Herzstück ist aiQ-CONTROL. Dieser Kraft-Weg-Monitor stellt den Pressvorgang grafisch dar und überwacht seinen Verlauf. Der Monitor beinhaltet verschiedene Funktionen wie Hüllkurven, Fenster und Kraft-Weg-Barrieren. Damit behält der Bediener Messgrößen, die in bestimmten Relationen zueinanderstehen, stets im Auge.

Kraft oder Weg?

 „Sind zwei Komponenten zu verpressen, kann entweder die Kraft oder der Weg die Variable sein“, beschreibt Pfaff und zeigt auf die Benutzeroberfläche. Die jeweils andere Größe ist fix. Um ein optimales Ergebnis zu erhalten, muss im Kraft-Weg-Monitor die ideale Kennlinie durch

ein bestimmtes Fenster laufen. Der Anwender hat zudem die Möglichkeit, weitere Felder rechts oder links, unter- oder oberhalb der Idealkennlinie zu integrieren und so verschiedene Qualitätsstufen festzulegen. Über die Kraft-Barriere etwa kann der Bediener überwachen, ob eine definierte Kraft erreicht oder schon überschritten ist. Peter Pfaff zeigt auf eine Kurve, die die Linie kreuzt. Genauso lässt sich der Weg überwachen, den die Presspinole zurücklegt. „Hier haben wir eine Hüllkurve, die die Messkurve weder verlassen noch berühren darf“, sagt Pfaff. Der Anwender kann mit der aiPRESS damit genau sehen, ob ein Verbund nach dem Verpressen „gut“ oder Ausschuss ist – und im Vorfeld die jeweiligen Werte für die Bearbeitung weiterer Teile korrigieren.

Zu den verpressten Baugruppen kann der Anwender mit der Servopresse noch weitere Angaben machen, etwa das Fertigungsdatum oder die Teilenummer und den Verbund anschließend mit einem Stempel versehen. Alle diese Daten nimmt die aiPRESS auf und hinterlegt sie in einer Datei. „So kann der Anwender genau belegen, wann welches Produkt hergestellt wurde“, sagt Peter Pfaff. „Das sind Nachweise, die von bestimmten Branchen wie etwa der Automobilindustrie vorgeschrieben sind.“ Alle Prüfergebnisse können per TCP/IP an ein QM-System übermittelt oder einfach auf der internen Festplatte, einem Server oder anderem Datenträger, beispielsweise einem USB-Stick abgelegt werden. Wer mehr über die Servopressen-Baureihe aiPRESS erfahren möchte, erhält alle wichtigen Informationen auf www.aipress.de.

Mit sehr viel Fingerspitzengefühl

IEF-Werner realisiert flexibles Palettiersystem für Karpulen-Packmaschine

Karpulen sind Zylinderampullen aus Glas und Bestandteil sogenannter Karpulenspritzen. Diese ermöglichen eine stabile Lagerung und eine einfache und sichere Verabreichung von Medikamenten. Um zwei unterschiedliche Karpulen für Insulin nach der Herstellung auf optische Mängel zu prüfen und schnell und schonend zu verpacken, entwickelte der Gerresheimer-Geschäftsbereich Medical Systems eine ganz besondere Anlage. Herzstück ist ein flexibles Palettiersystem des Automatisierungsspezialisten IEF-Werner. Dieses kann die Karpulen in unterschiedliche Behälter ablegen und reduziert zudem manuelle Arbeitsschritte.

Die Ansprüche an die Packmaschine waren hoch. Sie sollte die Karpulen direkt in Boxen aus Polypropylen (PP) verpacken können und vor allem effizienter arbeiten als die Lösungen, die bisher im Einsatz waren. Denn im üblichen Verfahren wurden die Karpulen zuerst in einer speziellen Wanne abgelegt. Ein Mitarbeiter nahm die Bauteile dann auf und füllte sie in die PP-Boxen um. Medical Systems, ein Geschäftsfeld der Gerresheimer AG, musste noch weitere Punkte erfüllen: Für die hochauflösende kosmetische Prüfung der Glaskörper sollte das eigene G3-Inspektionssystem in der Anlage integriert sein. Die Entwickler wollten damit auf extern erstellte Lösungen verzichten. Um den Automatisierungsgrad weiter zu erhöhen, sahen die Entwickler ein Palettiersystem mit Palettenpuffer für Voll- und Leergut-Trays vor.

Das Technische Competence Center (TCC) in Wackersdorf zeichnete sich verantwortlich für technische Anwendung und Herstellungskonzept. Am Standort in Bünde in der Nähe von Bielefeld erfolgt die Produktion. 

Auf den richtigen Partner kommt es an Um eine hohe Effizienz der Anlage sicherzustellen, galt es, die geeigneten Partner ins Boot zu holen. Die Ingenieure von Medical Systems bewerteten die verschiedenen Zulieferer anhand definierter Merkmale durch ein gemeinsames Supplier Rating. Bei der Palettierlösung überzeugte die IEF-Werner GmbH. Der Automatisierungsspezialist mit Sitz in Furtwangen im Schwarzwald lieferte ein flexibles Konzept, das sowohl den Einsatz von Hilfsbehältern vorsieht, um die PP-Boxen einzuspannen, als auch Matrix-Trays. Die komplette Anlage besteht damit aus einer automatischen Abnahme der Karpulen vom Bandofen, einer Messstrecke – und dem Palettiersystem von IEF-Werner. Sie steht in einem Reinraum der ISO-Klasse 8.

Reibungsloser Ablauf Nachdem die Glaszylinder geformt sind, steht das Material so stark unter Druck, dass es im Bandofen bei etwa 600 Grad Celsius entspannen muss. Von dort gelangen die Bauteile unmittelbar in den Reinraum zur Anlage. „Ein Produktgreifer nimmt gleichzeitig 30 Karpulen auf und legt je 15 nacheinander auf zwei Messstrecken ab“, erklärt Stefan Deck, Produktmanager für Transfer- und Palettiersysteme bei IEF-Werner, der für das Projekt verantwortlich war. Diese arbeiten synchron nach dem Pilgerschrittprinzip – das heißt: Kein Glas berührt das andere. „Um die hohe Leistung zu erreichen, sind in jeder Messstrecke die G3-Kamerasysteme inklusive Ausheber integriert“, sagt Deck. Sie überprüfen die Karpulen auf kosmetische Fehler. Stellt eine Kamera Mängel am Bauteil fest, entnimmt der Greifer das fehlerhafte Produkt und legt es auf eine Rutsche, die es zu einem Abwurfschacht führt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Karpulen als Prüfmuster zur Überwachung des Messsystems ein- und auszuschleusen.

Karpulen, die keine Mängel aufweisen, transportiert die Anlage zur Endverpackung. Ein Mitarbeiter legt die leeren Behälterstapel lagerichtig auf ein Förderband. Dieses führt sie der Anlage automatisch zu. Stefan Deck zeigt auf die Anlage: „Ein Greifer nimmt die Bauteile aus der Verdichterschiene und setzt sie automatisiert in den entsprechenden Behälter. Auf der gegenüberliegenden Seite entnimmt ein weiterer Greifer die vollen Behälter und legt sie auf dem Palettenpuffer ab.“ Das Besondere an der neuen Anlage: Mit dem Palettiersystem von IEF-Werner kann sie zwei Verpackungsarten nutzen: zum einen Matrix-Trays mit einer Kapazität von 22 x 15 Karpulen und zum anderen Hilfsbehälter aus Kunststoff, in die sich Boxen aus PP eingelegen lassen. Jede dieser Boxen kann 380 Karpulen lagern. Am Ende entnimmt ein Mitarbeiter den Behälter, klappt die Stirnlaschen ein, setzt einen Deckel darauf, und das fertige Paket kann aus dem Hilfsbehälter entnommen werden.

Kurze Taktzeiten und wenig Platz – das waren die Anforderungen eines Kunden, der bei einer Pick-&-Place-Anwendung kleine Bauteile mit hoher Ausbeute handhaben muss. IEF-Werner entwarf ein doppeltes 2-Achs-Positioniersystem aus Lineareinheiten, bei denen der Motor bei der Bewegung nicht mitgeführt wird, sondern extern angebracht ist. Die Gewichtseinsparung beschleunigt die Prozesse um bis zu 15 Prozent.

Furtwangen, 07.04.2021 – Kleine, leichte Komponenten für die Montage bereitstellen? Das sind häufig gestellte Aufgaben in Automatisierungsanwendungen, wie etwa in der Medizintechnik, in der Mikromontage oder in der Elektroindustrie. Nicht selten werden dafür Positioniersysteme verlangt, die vom Standard abweichen. „Die Kunden fordern ein schnelles, punktgenaues Positionieren bei hoher Wiederholgenauigkeit“, erläutert Thomas Hettich, Produktmanager bei der IEF-Werner GmbH. Zu diesen Kunden gehört auch ein Unternehmen, das für die Montage eine Pick-&-Place-Lösung benötigt, die kompakte Komponenten in hohen Taktzahlen handhaben soll. Für diese anspruchsvolle Aufgabe stand wenig Platz zur Verfügung.

„Wir haben Systeme entwickelt, die im Vergleich zu anderen zweiachsigen kartesischen Lösungen signifikant kürzere Taktzeiten erreichen“, sagt Hettich. Dazu baut der Automatisierungsspezialist aus dem Schwarzwald Positioniersysteme aus den Lineareinheiten Modul 160/15 und Modul 115/42 für die X-Achse und den Auslegerachsen der Typen Modul 33 ZOM und Modul 55 ZOM, die die Z-Bewegung übernehmen. Bei den Auslegerachsen handelt es sich um spezialisierte Lineareinheiten für den Vertikal- oder Horizontalbetrieb. Ihr größter Vorteil ist der feststehende Motor. Dieser ist neben dem Motor der x-Achse angebracht. Weil der Motor der Auslegerachse auf diese Weise nicht mitfahren muss, erreicht diese Lösung eine erhebliche Gewichtseinsparung – und ermöglicht damit schnellere Bewegungen. Über einen Zahnriemen wird die Kraft des Motors auf die Auslegerachse Modul 55 ZOM bzw. Modul 33 ZOM umgelenkt und bewegt so den Ausleger der Z-Achse.

Durch die besondere Kinematik kann sich der Auslegerarm komplett aus dem Arbeitsraum zurückziehen. Es bleiben damit keine störenden Konturen zurück. Die maximale Geschwindigkeit der ZOM-Baureihe beträgt drei Meter in der Sekunde und die aufzunehmende Last liegt bei vier Kilogramm. „Wir haben den maximalen Hub auf 1.500 Millimeter der x-Achse begrenzt“, erklärt Hettich. „Das haben wir ganz bewusst so gewählt. Denn: Je länger der Hub, desto länger muss auch der Zahnriemen sein – weil dieser mitgeführt wird, würde das auf Kosten der Schnelligkeit und Wiederholgenauigkeit gehen.“

Da die Kabel für die Auslegerachse nicht mitbewegt werden müssen gibt es an dieser Stelle keinen Verschleiß und der schlimmste Fall, ein Kabelbruch, ist kein Thema mehr.

Rücken an Rücken: das Doppelhandling

„Die Lösung, die wir für den Kunden entwickelt haben, besteht aus zwei dieser Positioniersysteme, die wir Rücken an Rücken verbaut haben“, berichtet Hettich. „Wir haben vorne und hinten die beiden horizontalen Achsen. Darauf befinden sich jeweils die vertikalen Achsen, an denen Greifer befestigt sind.“ Um die Achsen anzutreiben, sind auf einer Seite drei Motoren, gegenüber davon ein Motor verbaut. Die Antriebstechnik selbst hat der Kunde vorgegeben. Das sei aber kein Problem gewesen, denn die Motoren ließen sich einfach in die Positioniersysteme integrieren, sagt Hettich. Der Grund: „Es ist keine Interpolation erforderlich wie in vergleichbaren Systemen. „Mit unserer Lösung kann der Anwender die Achsen einfach programmieren und ansteuern“, beschreibt der IEF-Experte. Die beiden Positioniersysteme haben die IEF-Techniker an die kundenseitige Konstruktion mit Nivellierelementen adaptiert. Dabei ist die IEF-Lösung so eigensteif: Sie trägt sich selbst, ohne dass die Lineareinheiten durchhängen.

Die Automatisierungsspezialisten hätten diese Aufgabe auch anders lösen können, dafür ständen verschiedene Möglichkeiten im Haus bereit – etwa mit dem Modul 115/42 für die horizontale Bewegung und als Auslegerachse das Modul 68. „Wir können mit dieser Kombination höhere Lasten bewegen, müssen aber den Motor jeweils mitführen. Auch ließ sich der Hub durch einen längeren Zahnriemen vergrößern. Der Vorteil, den uns die beim Kunden verbaute Lösung liefert, wäre allerdings dahin“, sagt Hettich. Und der ist bei dieser Anwendung ganz klar: „Wir erreichen mit unserem Mehrachspositioniersystem eine Taktzeitersparnis von zehn bis 15 Prozent. Das macht sich vor allem bei hohen Stückzahlen deutlich bemerkbar“, ist der IEF-Experte zufrieden. Dazu kommt: „Weil weniger Masse bewegt werden muss, spart der Anwender zusätzlich auch Energie ein.“

Für eine durchgängige Logistik setzen Betriebe immer häufiger auf Bodenroller. Damit lassen sich in der Fertigung Trays schnell und ergonomisch transportieren und bereitstellen. Die Schnittstelle zur Montage- oder Prüflinie sind die Palettierer. IEF-Werner bietet dazu seit Jahren effiziente Maschinen an. Neu sind nun die Mehrschachtpalettierer. Der Automatisierungsspezialist rüstet dabei Palettierer der Baureihen varioSTACK und euroSTACK je nach Bedarf mit bis zu sechs Schächten aus. Damit ist unter anderem ein Produktwechsel innerhalb des Linienzyklus möglich – ohne Produktionsunterbrechung.

Rolf Kölle, Vertriebsmitarbeiter im Bereich Palettiersysteme bei IEF-Werner, kennt seine Kunden: „Betriebe setzen immer häufiger auf Bodenroller. Diese sind sehr günstig in der Anschaffung und haben sich dadurch in der Industrie durchgesetzt. Bodenroller gehören mittlerweile zum internen Logistikstandard.“ Die Kunden erhalten damit ein durchgehendes und effizientes Transportkonzept für alle Prozessschritte. Zudem lassen sich darauf verschiedene Bauteile in der Produktion lagern und schnell für den nächsten Bearbeitungsschritt bereitstellen. Und das wird immer wichtiger. Denn um den steigenden Anforderungen der Produktion gerecht zu werden, sind die verschiedenen Komponenten pünktlich, in der erforderlichen Menge und in der geforderten Reihenfolge an die jeweilige Arbeitsstation zu liefern. Dafür würden sich die Bodenroller besonders gut eigenen, ist sich Kölle sicher. Darauf gestapelt werden zum Beispiel Kleinladungsträger (KLT), in denen sich die Roh- und Halbfabrikate sowie Fertigprodukte befinden. „An den Schnittstellen zur Montage- oder Prüflinie stehen dabei die Palettierer“, beschreibt Kölle. Der Automatisierungsspezialist aus Furtwangen im Schwarzwald entwickelt Palettierer in unterschiedlichen Variationen und sieht ein großes Potenzial in der Kombination aus Bodenrollern und Palettierern. Mit den Bodenrollern können Betreiber diese Maschinen auch ergonomisch beladen ohne schwere Lasten zu heben. Die Palettierer lassen sich zudem von Fahrerlosen Transportsystemen bedienen.

Dazu kommt: Niveauunterschiede durch Unebenheiten in Hallenböden spielen keine Rolle. Genau das sei ein häufiges Problem bei Kunden, weiß Kölle. Die Palettierer gleichen diese Unebenheiten aus – zum Beispiel mit nivellierbaren Bodenschienen. Auch lassen sich unterschiedliche Stapel- und Trayhöhen verarbeiten. „Die Palettierer können so auch angefangene Tray-Stapel verarbeiten“, erläutert Kölle. „Es muss nicht immer ein komplett voller Palettenstapel sein, der in die Schächte geschoben wird.“

Ohne die Produktion zu unterbrechen

„Wichtig bei der automatisierten Produktion ist ein schneller Wechsel, wenn ein Stapel abgearbeitet ist“, sagt Kölle. „Denn die Produktion soll nicht unterbrochen werden.“ Doch genau hier liegt die Herausforderung. Standardpalettierer haben in der Regel zwei Schächte. Einen für die Roh- und einen für die Fertigteile. Arbeitet die Anlage den letzten Tray mit Rohteilen ab, muss der Bediener den Stapel schnell wechseln können, um die Produktion nicht zu lange zu unterbrechen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, ist der Einsatz von zwei oder mehr Palettierern – doch das erfordert nicht nur höhere Investitionskosten, sondern auch Platz in der Halle. Wir bieten nun unsere Baureihe varioSTACK als Mehrschachtpalettierer an“, sagt Kölle. „Je nach Bedarf rüsten wir eine Anlage mit drei, vier, fünf oder sogar sechs Schächten aus.“ Ein varioSTACK mit drei oder vier Schächten ist breiter als ein Standardpalettierer, nimmt aber nicht so viel Platz in Anspruch wie zwei Standardanlagen dieser Baureihe. Er bietet jedoch die gleiche Autonomie. Mit Mehrschachtpalettierern lassen sich Trays wechseln, ohne den Automatikbetrieb zu unterbrechen. Die Produktion läuft einfach am nächsten freien Schacht weiter. Für den Wagenwechsel hat der Bediener so viel Zeit, bis der nächste Schacht auch voll ist.

Der Betreiber hat zudem die Möglichkeit zum Vorrüsten – er kann damit auf Produktwechsel ohne Zykluszeitverlust souverän reagieren. Rolf Kölle denkt an einen Kunden aus der Zulieferindustrie, der einen IEF-Mehrschachtpalettierer äußerst erfolgreich einsetzt. „Der Betreiber kann jederzeit während der Produktion einen Schacht auf eine neue Produktvariante vorrüsten, ohne die Produktion zu unterbrechen. Damit eignen sich Mehrschachtpalettierer besonders auch für Kunden mit einer hohen Produktvielfalt.“

Sicherer Wagenwechsel

Für den sicheren Wagenwechsel haben die IEF-Entwickler einen Leuchtdrucktaster über jedem Palettenschacht angebracht. Dieser leuchtet, sobald der Schacht für den Wagenwechsel bereit ist. Der Bediener drückt auf den Taster. Die Leuchte blinkt, das Entriegeln des Wagens ist angefordert. Eine Abdeckung fährt über den Schacht, danach erfolgt die Freigabe und die Tür wird entriegelt. Der Bediener kann den Schacht sicher öffnen und den Wagen wechseln.

„Wir haben mit den Mehrschachtpalettierern noch eine Reihe weiterer Vorteile“, beschreibt IEF-Experte Kölle. „Mit einem weiteren Schacht hat der Betreiber unter anderem die Möglichkeit, fehlerhafte Teile separat abzulegen. Dazu integrieren die IEF-Ingenieure einen zweiten Palettentisch. Somit ist eine Durchmischung von Gut- und Schlechtteilen ausgeschlossen.

Mit einem zweiten Palettentisch kann der Mehrschachtpalettierer aber auch Fertigteile in einen separaten Tray ablegen. Dazu werden Rohteile aus dem Behälter, der auf dem ersten Tisch liegt, entnommen und nach der Bearbeitung in einem separaten Tray auf dem zweiten Tisch abgelegt. „Für den Fall, dass aufgrund zu vieler Ausschussteile nicht genügend Trays mit Fertigteilen gefüllt sind, können die leeren Behälter im dritten Schacht gepuffert werden“, erklärt Kölle.

Der Betreiber kann mit einem zweiten Palettentisch aber auch eine zweite Produktvariante in einen separaten Tray vorhalten: Beide Varianten sind je nach Typ auf den jeweiligen Tischen abgelegt. Ohne Taktzeitverlust lässt sich so zwischen den zwei Varianten wechseln. „Wir können im laufenden Betrieb zudem ein zweites Produkt vorrüsten“, beschreibt Kölle. „Der Bediener schiebt einfach ein neues Produkt in einen leeren Schacht ein. In der Steuerung weist er dann dem Schacht das neue Programm zu.“

Auch Europaletten lassen sich handhaben

„Es lassen sich mit den genannten Vorteilen aber auch Europaletten sicher handhaben“ sagt Kölle. Dazu bietet IEF-Werner das Palettiersystem euroSTACK. Damit können Betreiber vor allem große Werkstückmengen palettieren. Die Anlage kann ohne Unterbrechung während des Betriebs kontinuierlich bestückt werden. „In der Standardausführung ist die Anlage für Trays im Halben-, Viertel- oder Achteleuromaß mit einem Maximalgewicht von 40 Kilogramm pro Tray ausgelegt. Diese werden der Anlage – auf Europaletten aufgestapelt – zugeführt“, erklärt Kölle.

Im Einsatz bewährt

Einige Anwender setzen bereits erfolgreich auf die Mehrschachtpalettierer von IEF-Werner. „Wir lieferten einen euroSTACK mit vier Schächten an einen Kunden, der für kurze Taktzeiten zwei Schächte für Roh- und zwei Schächte für die Fertigteile benötigte. Bei den Rohteilen handelt es sich um Stanzpakete, die von Paletten in Werkstückträger entladen werden sollen.

Auf den Paletten mit den Maßen 400 x 600 Millimeter liegen 36 Stanzpakete. Diese müssen von der liegenden in eine senkrechte Position gebracht und in Werkstückträger beladen werden. Die Fertigteile sind die Stanzpakete mit Wicklung. Diese kommen auf den Werkstückträgern stehend an und werden wieder liegend einpalettiert. Die Paletten für die Fertigteile können jeweils 24 Stück Aufnehmen. Für das Teilehandling kommen zwei 4-Achs-Positioniersysteme, mit Linearantrieben aus dem bewährten IEF Portfolio zum Einsatz. Zwei unabhängige Palettentische erlauben einen Palettenwechsel ohne, dass dabei das Teilehandling beeinflusst wird. Der Palettenwechsel von und zur Europalette erledigt ein Portalsystem mit vier Achsen ebenfalls aus dem IEF-Portfolio. „Mit unserer Lösung konnten wir die vielfältige Aufgabe kompakt, sicher und ökonomisch umsetzen“., sagt Kölle.

Um unterschiedlich große Bohrer mit wenigen Millimetern Schaftdurchmesser nacheinander schnell und präzise aus einem Werkstückträger zu entnehmen, einem Beschriftungslaser zuzuführen und sie anschließend wieder in einen Werkstückträger abzulegen, setzt ein Hersteller auf eine vollautomatische Pick & Place-Anlage von IEF-Werner. Für das Positioniersystem verbaute der Automatisierungsspezialist unter anderem die Linearachse der Baureihe 160/15 G. Diese Zahnriemenachse ist mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet. Weil somit für die beiden Greifeinheiten keine zwei Achsen erforderlich sind, lässt sich nicht nur eine schnelle, sondern auch eine kompakte Anlage umsetzen.

Das Laserbeschriften hat im Vergleich zu anderen Kennzeichnungsverfahren einige Vorteile – beispielsweise sind die Verbrauchskosten niedriger und die Wartungsaufwendungen geringer. Aber vor allem ist es eine Möglichkeit, Bauteile aus ganz unterschiedlichen Materialien sehr schnell zu kennzeichnen. „Um diesen Zeitvorteil bei hohen Stückzahlen umfassend zu nutzen, müssen die Werkstücke auch entsprechend rasch dem Laser zugeführt werden können“, sagt Thomas Hettich, Produktmanager bei IEF-Werner aus Furtwangen im Schwarzwald. Er spricht damit ein Projekt an, bei dem sich ein Werkzeughersteller genau mit dieser Anforderung an den Automatisierungsspezialisten wandte. Die Aufgabe: Bohrwerkzeuge mit Schaftdurchmessern von 3,5 bis 25 Millimetern aus Hochleistungsschnellstahl HSS-E und aus Vollhartmetall (VHM) sollten aus kundenseitigen Werkstückträgern nacheinander entnommen, einem Beschriftungslaser zugeführt und anschließend wieder in einen Werkstückträger abgelegt werden – und das äußerst schnell und präzise. „Werkzeuge mit Schaftdurchmessern kleiner sechs und ab 16 Millimeter beschriftet der Laser einseitig, die Größen dazwischen beidseitig“, erklärt Hettich. Das komplette Handling hatte vollautomatisch zu erfolgen.

Bauteile effizient zuführen

Basis der Pick & Place-Anlage ist das erweiterbare Gurtbandsystem posyART. Das zuverlässige, flexible und präzise Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen. Die Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren der angefügten Baugruppen. „Das System haben wir mit Aufnahmen ausgestattet, welche die kundenseitigen Werkstückträger (WT) tragen können“, sagt Hettich. Seitenpositionierung, Zentrierstation sowie eine Hub- und Dreheinheit bringen die WT in die richtige Lage. In der Zentriereinheit werden sie mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von +/- 0,05 Millimetern fixiert. Die Stopper sind zentral angeordnet. Das verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Für diese Anwendung hat der Werkzeughersteller die WT mit einem Datamatrixcode versehen. Hinter diesem Code verbergen sich Informationen über den Werkzeugträgertyp, die Anzahl und die X/Y-Koordinaten seiner Löcher, die Schaftdurchmesser und die Trägerhöhe. An der Anlage setzt ein Mitarbeiter den WT mit den Bohrern auf einen Grundträger des Gurtbandsystems auf. „Es ist unbedingt erforderlich, dass die Werkstückträger innerhalb eines Auftrags baugleich sind“, betont Hettich. Am Bedienfeld gibt der Mitarbeiter den Auftrag ein, die Anzahl der WT – und ob die zu markierenden Bohrer eine Spannfläche besitzen oder nicht. Bei Anlagenstart liest das System zunächst die Beschriftungsdaten für den Laser. Ein Scanner erkennt den Datamatrixcode und das Gurtbandsystem fährt den WT in die Entnahme-Station. Dort hebt es den WT vom Gurtband ab und zentriert ihn. Die Lineareinheit fährt in Y-Richtung das Raster des jeweiligen Werkzeugträgertyps ab. Die Lineareinheit positioniert den WT nun so, dass ein Lasermesssystem die erste Zeile des Werkzeugträgers erfasst. Eine Abstandsmessung erkennt, in welcher Rasterposition sich das aktuell zu bearbeitende Werkzeug befindet. Diese Position gibt der Sensor an die Steuerung weiter.

Präzises und schnelles Handling

Für die unterschiedlichen Bohrer sind abhängig von der Beschriftungsdauer bestimmte Taktzeiten für das Handling vorgegeben. „Bei Werkzeugen aus HSS-E soll der Gesamtprozess bei der einseitigen sieben und bei der doppelseitigen Beschriftung 14 Sekunden betragen“, erläutert Hettich. „Bei den VHM-Werkzeugen sind es vier und acht Sekunden.“ Um eine passende Handhabungstechnik umzusetzen, konstruierten die IEF-Ingenieure ein Positioniersystem aus standardisierten Lineareinheiten. Den Entwicklern steht dazu eine breite Produktpalette ausgereifter Automatisierungskomponenten zur Verfügung, mit denen sie Prozesse sehr effizient gestalten können. Dazu gehören verschiedene Linearachsen, die je nach Anforderungen an Dynamik, Präzision, Wiederholgenauigkeit oder auch an Schnelligkeit entsprechend ausgewählt werden. „Mit unseren Linearachssystemen und den standardisierten Verbindungselementen erstellten wir schnell und kostengünstig ein geeignetes Positioniersystem, das genau auf die Aufgabe und den zur Verfügung stehenden Platz beim Anwender zugeschnitten ist“, betont Hettich. Denn von zentraler Bedeutung bei der Umsetzung dieser Anlage waren unter anderem die Baulänge sowie das Antriebskonzept der Linearachse, auf der die beiden Greifeinheiten verfahren.

Platz sparen: Zwei Schlitten auf einer Achse

Aufgrund dieser Rahmenbedingungen kommt hierbei das Modul 160/15 G zum Einsatz. Die Variante „G“ zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahnriemenachse mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet ist. Dabei werden zwei getrennte Zahnriemen mittels eigenständiger Motoren angetrieben. Das spart erheblich Bauraum. „Um die geforderte Taktzeit zu erreichen, hätten zwei Lineareinheiten nebeneinander angeordnet werden müssen. Durch das innovative Antriebskonzept genügt nun eine Einheit“, so Hettich. Das Modul 160/15 G ist so positioniert, dass eine Greifeinheit auf je einem Schlitten befestigt ist. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung des benötigten Bauraums. „Damit können wir die Bauteile sehr schnell der eigentlichen Aufgabe zuführen, dem Laserbeschriften“, erläutert Hettich.

Wenn’s so richtig sauber sein soll 

Insbesondere in der Medizintechnik findet die Herstellung vieler Produkte in reinen Umgebungen statt. Hochgenaue Fertigungsprozesse werden hierbei zunehmend über automatisierte Anlagen ausgeführt. Der Automatisierungs-Spezialist IEF-Wernerhat dazu den varioSTACK CF „Clean Factory“ ein ganzheitliches Palettierer-Konzept im Program.

Die Basis der ausgestellten Anlage stellt der bewährte varioSTACK dar. Das offene und modulare Palettiersystem lässt sich an nahezu jede Aufgabenstellung anpassen. Der Anwender kann die Anlage mit einem integrierten IEF-Produkthandling betreiben. Außerdem lässt sich der äußerst kompakte Palettierer standardmäßig mit Palettenwagen oder Transportbändern beladen. Trays mit einem Gewicht von bis zu 15 Kilogramm können somit ein- und ausgeschleust werden. Für die Fertigung unter reinen Bedingungen haben die Entwickler von IEF-Werner den varioSTACK CF gesondert optimiert. Unter Beibehaltung der schnellen Taktzeiten wurden speziell die Aspekte der Partikelgenerierung und Abreinigbarkeit optimiert. Als Beispiel sind die Hubachse sowie das Produkthandling komplett mit Edelstahl verkleidet und die Energieführungen voll integriert. Auf dem Messestand zeigt IEF außerdem das Schwenkarmmodul rotaryARM. Dieses - auf schnelle Taktzeiten optimierte - Handlingsystem bietet IEF-Werner je nach Kundenapplikation in drei unterschiedlichen Baugrößen an. Auf Wunsch kann der angeschlossene Greifer mit einer zusätzlichen NC-Drehachse ausgestattet werden. Endlosdrehungen lassen sich damit ganz einfach umsetzen. In Verbindung mit einer Lineareinheit ist der rotaryARM ein schnelles Pick-&-Place-System und somit prädestiniert für Anwendungen in der Medizintechnik, bei denen es auf präzise Automatisierungslösungen bei geringem Platzbedarf ankommt. Mit dem ecoSTACK präsentiert IEF-Werner zudem ein kompaktes Palettiersystem, das durch seine hohe Energieeffizienz überzeugt. Im Gegensatz zu anderen Systemen kommt der ecoSTACK komplett ohne energieintensive – und damit teure – Druckluft aus. Weitere Energie spart das Palettiersystem ein indem es Komponenten, die aktuell nicht benötigt werden, automatisch abschaltet. Zudem wird die Stromzufuhr wann immer möglich unterbrochen - beispielsweise bei Maschinenstillstand, Schichtende und Pausen. Dies wirkt sich durch geringeren Verschleiß positiv auf die Lebensdauer der Komponenten und somit der Gesamtanlage aus. Der ecoSTACK ermöglicht ein kontinuierliches Be- und Entladen der Trays und ist dabei in der Lage, Paletten verschiedener Größen zu verarbeiten – insbesondere im Viertel- oder Achteleuromaß. Hierbei können die Palettenstapel im befüllten Zustand bis zu 60 Kilogramm schwer sein. Die Palettenwechselzeit liegt unabhängig davon bei unter fünf Sekunden.

Rein auf sich selbst beruhend

IEF-Werner setzt bei Entwicklung einer Prüfapplikation auf die Stärken der eigenen Komponenten:

Bei der Entwicklung einer Prüfstation – unter anderem für Bauteile wie technische Federn – setzt IEF-Werner komplett auf Komponenten aus dem eigenen Haus und nutzt deren leistungsstarke Eigenschaften. Dazu gehört beispielsweise die Servopresse aiPRESS, die eine konstant hohe Genauigkeit aufbringt. Verbaut ist zudem ein Drei-Achs-Handling – zusammengesetzt aus präzisen und schnellen Direktantrieben sowie Spindelachsen des Automatisierungsspezialisten.

„Im Rahmen einer Kundenapplikation haben wir eine Anlage entwickelt, mit der verschiedene Bauteile geprüft, gefügt und montieren werden können“, erläutert Frank Neugart, der für den Vertrieb von Servopressen bei der IEF-Werner GmbH zuständig ist. Das eigentlich Besondere an dieser Anwendung zum Prüfen der Federkennlinie technischer Federn ist jedoch: „Wir haben sie komplett aus Komponenten aufgebaut, die alle aus dem Hause IEF-Werner stammen. Wir nutzen damit die vielfältigen Vorteile unserer eigenen Entwicklungen.“ Herzstück dieser Anlage ist die Servopresse aiPRESS. „Unsere präzisen Pressen ermöglichen korrekte und vor allem reproduzierbare Press- und Messergebnisse“, sagt Neugart.

Perfekt aufeinander abgestimmte Servoachsen

In einer kreisrunden Aufnahme sind mehrere Bauteile positioniert. Befestigt ist diese auf einem NC-Drehtisch DT 80/100. „Die für den motorischen Betrieb konzipierte Baureihe arbeitet mit einem hochwertigen Schneckengetriebe, welches eine Abtriebsdrehzahl von 70 U/min bei einem Drehmoment von bis zu 20 Nm erzielt“, erklärt Neugart. „Zudem bietet die Hohlwelle des Tischs einen guten Durchlass für #Schläuche und #Kabel. Dabei kann die Baureihe DT 80/100 mit bis zu 1.000 N axial belastet werden.“ Das geringe Eigengewicht von unter 1,5 kg ist besonders bei der Verwendung in dynamischen Handlingsystemen von Vorteil.

Um die Bauteile nach und nach zu entnehmen, haben die IEF-Entwickler ein Drei-Achs-Handling aufgebaut, das aus verschiedenen Servoachsen besteht. Als X-Achse kommt der Direktantrieb euroLINE zum Einsatz. Diese Einheit integriert einen Linearmotor, ein Wegmesssystem und eine Führung. Der Anwender erhält ein einbaufertiges System. Der Antrieb ist mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem optischen Absolutwertmesssystem ausgestattet. Dadurch wird eine Referenzierung über-flüssig. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ± 5 µm und die Geschwindigkeit bei bis zu 5 m/s. Die Spindelachse profiLINE verfährt in Y-Richtung, die speziell zur Ausleger- oder Vertikalachse wei-terentwickelte profiLINE 70 AL in Z-Richtung. „Die spindelgetriebenen profiLINE-Lineareinheiten sind präzise und eignen sich hervorragend zum Handhaben von Kleinteilen“, erläutert Neugart. „Wir haben die Baureihe entwickelt, um die positiven Eigenschaften einer Linearachse mit den Charakteren eines Präzisionsschlittens zu verbinden.“ Damit lassen sich große Hübe mit hoher Präzision bei gro-ßen Belastungen umsetzen. Die profiLINE mit dem Zusatz AL kann mit kurzem Hub Komponenten und Baugruppen mit Gewichten von bis zu sieben Kilogramm handhaben. Die kompakte Variante besteht aus einem feststehenden Antriebsblock und einem Auslegersystem (AL). „Zur Aufnahme der Bauteile befindet sich ein direkt angeflanschter Greifer an der Achse“, beschreibt Neugart. Um die Achsen, den Drehtisch und den Greifer zu steuern, setzt IEF-Werner auf die Positionier- und Ablaufsteuerung PA-Control, die alle diese Komponenten sicher regelt. Damit lassen sich die Bauteile lagerichtig und präzise aufnehmen und ablegen. „Die Steuerung verbindet die Vorteile einer NC-Steuerung mit denen einer SPS“, sagt Neugart. „Das heißt, sie stellt eine hohe Bearbeitungs- und Wiederholungsgenauigkeit sicher.“ Zudem ist sie vielseitig einsetzbar und es besteht die Möglichkeit, über Fernwartung Störungen schneller zu beheben, Anlagenfunktionen zu kontrollieren oder kleine Programmänderungen durchzuführen. Frank Neugart startet die Anwendung. Die Einheit fährt zum Drehtisch. Der Greifer entnimmt eine Feder aus der Aufnahme und führt sie einer Kamera zu. Diese prüft, ob der Greifer auch wirklich die richtige Komponente aufgenommen hat. „Um die Position der Kamera exakt auf unterschiedliche Baugruppen einzustellen, haben wir unseren manuellen Versteller domiLINE verbaut“, berichtet Neu-gart. Eine präzise Stahlspindel, kugelgelagert in einer Endplatte und mit spielarmer, vorgespannter Kunststoffmutter, treibt das System an. Um die Arbeiten bei häufig wechselnden Positionen zu vereinfachen, stattet IEF-Werner die Verstelleinheiten mit einer Busschnittstelle aus. Dadurch können sich die Systeme ihre eigene Position merken. Die genaue Justierung erfolgt mit einem Stellknopf, der mit einer 0,05-Millimeter-Skala versehen ist. Der Schlitten lässt sich von Hand positionieren und mit einem Klemmhebel fixieren.

Exakte Ergebnisse, lückenloser Nachweis Die Kamera erkennt, dass die zu prüfende Feder vorhanden ist. Das System führt sie der Servopresse zu. „Wir setzen hier auf eine aiPRESS der Baugröße 1-129“, erläutert Neugart. „Diese besitzt eine Presskraft von bis zu 1 kN. Für diese Anwendung ist das ideal.“ Die Basis des Antriebsstrangs bildet ein massives, verwindungssteifes C-Gestell aus Stahl und auf Wunsch auch mit kompakter, integrier-ter Schutzverkleidung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Servopressen wird die Presspinole durch eine Präzisionsführung bis zum Pressprozess exakt geführt. Dies eliminiert Querkräfte vollständig. Posi-tionierungsfehler, die durch die Auslenkung einer Pinole auftreten würden, sind daher ausgeschlos-sen. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass sich der Antriebsstrang exakt an die benötigte Kraft anpassen lässt. „Die Presse prüft in Echtzeit die Federkraft in Abhängigkeit zum Weg“, sagt Neugart. Ist zum Beispiel eine Feder kürzer, erfolgt der Kraftanstieg später als bei den anderen zu prüfenden Bauteilen. Auf diese Weise lassen sich fehlerhafte Federn aussortieren. Das Steuerungssystem aiQ-CONTROL stellt den Pressvorgang grafisch dar und überwacht dessen Verlauf. Jeder Vorgang wird lü-ckenlos dokumentiert, alle Kraft-Weg-Punkte gespeichert und auf einem Server abgelegt. Per TCP/IP-Protokoll übergibt der Kraft-Weg-Monitor die Prüfergebnisse an die übergeordnete PA-CONTROL-Steuerung. „Die aiPRESS ist zudem mit der intelligenten Prozessraumbeleuchtung aiLIGHT ausgestattet“, beschreibt Neugart: „Ein Licht-Farb-Code signalisiert den aktuellen Maschinenzustand und das Pressergebnis.“ Das grüne Licht zeigt dem Bediener gerade an, dass die Feder geprüft wurde und die erforderlichen Qualitätsmerkmale in Bezug auf den Kraft-Weg-Verlauf aufweist.

Die Prüfapplikation arbeitet aber nicht nur präzise und zuverlässig. Die Entwickler haben das System auch komplett ohne Pneumatik aufgebaut. „Weil die Anlage rein elektrisch läuft, kann der Anwender im Betrieb die Kosten gering halten“, betont Neugart.

Kein schweres Heben mehr

IEF-Werner legt Palettiersysteme für Bodenroller aus.

Die IEF-Werner GmbH bietet ihre Palettiersysteme nun nicht mehr nur als Bandlader an. Weil der Einsatz von Bodenrollern bei den Anwendern stetig zunimmt, legt der Automatisierungsspezialist aus dem Schwarzwald seine Anlagen jetzt auch für die Nutzung dieser Transportwagen aus. Damit können Betriebe schwere Palettenstapel automatisiert der Maschine zu- und wieder abführen – ohne dass sich ein Mitarbeiter körperlich anstrengen muss.

„Inzwischen legen wir rund 60 Prozent unserer Palettiersysteme für Bodenroller aus“, sagt Stefan Deck, einer der beiden Geschäftsführer von IEF-Werner. Mit diesen Transportwagen lassen sich zum Beispiel in Trays oder auf Paletten gelagerte Roh- und Halbfabrikate von A nach B schaffen. Die Produkte müssen anschließend ergonomisch der weiteren Verarbeitung zugeführt werden können – zum Beispiel mit Hilfe von Palettiersystemen.

IEF-Werner hat verschiedene Palettiersysteme im Programm. Eine Lösung ist der modulare varioSTACK, der sich für jede Aufgabenstellung maßschneidern lässt. Der Anwender kann die Anlage mit einem integrierten IEF-Produkthandling betreiben oder an ein bereits vorhandenes Roboter- oder Handhabungssystem anbinden. Die kompakten Maschinen lassen sich standardmäßig mit Palettenwagen oder Transportbändern beladen – bei der Bandladerversion sogar von der Seite aus. 

Perfekt für Bodenroller

Immer häufiger fragen Kunden bei dem Automatisierungsspezialisten nach Palettierlösungen, mit denen sich auch Bodenroller ergonomisch be- und entladen lassen. Diese flexiblen Transportwagen werden für viele Betriebe immer attraktiver: Sie lassen sich mit Griffen ausstatten, sind auf Wunsch erhöht und als Blech-, Stahlrohr- oder Gitterwagen für unterschiedliche Palettenmaße ausgeführt. „Um unsere Anlagen daran anzupassen, haben wir mit einem führenden Hersteller und Kompetenzpartner für Transportieren, Heben und Handhaben zusammengearbeitet“, berichtet Deck. Das Ergebnis: Anwender können jetzt die Palettierer von IEF-Werner mit ihren unterschiedlichen Bodenrollern sicher bedienen.

In der Regel befinden sich auf den Transportwagen Trays mit mehreren Kilogramm schweren Bauteilen darin. In einer konkreten Anwendung soll ein Palettierer der Baureihe varioSTACK Rollen- und Hydrostößel für die Montage von Motoren aufnehmen und auf eine kundenseitig angegliederte Linie absetzen. Die Komponenten stehen in Waschtrays mit den Maßen 600 x 400 Millimeter. Bis zu sieben dieser Ladungsträger sind auf einem Bodenroller gestapelt. Ein Mitarbeiter schiebt den Transportwagen in den ersten Schacht und schließt die Tür. An dieser ist eine federgelagerte, vorgespannte Vorrichtung angebracht, die den Bodenroller genau positioniert. Im zweiten Schacht befindet sich ein leerer Wagen für die abgearbeiteten Trays.

Eine vertikale Achse greift den obersten Ladungsträger und hebt ihn auf den Palettentisch. Spaltenweise nimmt ein, in die Anlage integrierter, Fünffach-Greifer die Komponenten auf und setzt sie auf dem Förderband ab. Ist der Tray abgearbeitet, führt ihn die Anlage vom Palettentisch über eine Vertikal-Achse auf den zweiten Bodenroller. Sind alle leeren Trays darauf gestapelt, entriegelt sich die Tür des zweiten Schachts. Der Bediener kann den Bodenroller entnehmen, einen vollen Wagen einschieben und den Prozess erneut starten. 

Mit Rampe und Hubfunktion

Im Angebot hat IEF-Werner auch Rampen mit Hubfunktion. Und so funktionieren diese: In einer konkreten Anwendung fährt der Mitarbeiter einem beladenen Gitterwagen auf die Rampe und betätigt einen Fußschalter. Die Hebestation greift mit ihrem Profil durch den Gitterboden und hebt die Last ein Stück weit nach oben, so dass der Bediener diese mit wenig Kraftaufwand auf das Einlaufband schieben kann. Automatisch gelangen die Trays in die Anlage und werden über vertikale Achse, Palettentisch und Produkthandling nacheinander abgearbeitet. Auf die gleiche Weise wie die Trays in die Anlage gekommen sind, werden sie auch ausgeschleust. Ist der Stapel am Ende des Auslaufbands angekommen, betätigt der Bediener einen zweiten Fußschalter und hebt so die Rampe an, damit er den Stapel auf den Wagen schieben kann.

 „Wir rüsten alle Anlagen inklusive Produkthandling unserer Kunden mit Steuerung, Ventilinsel sowie Wartungseinheit aus“, sagt Geschäftsführer Deck. Die PA-CONTROL Touch kann mehrere Servoachsen sowie das integrierte Handling für die Werkstücke steuern. Auf Wunsch bekommen Anwender über den IEF-Partner auch die Bodenroller. Sie erhalten damit alles aus einer Hand.

Um Lackiertrays aus Kunststoff nach der Fertigung mit einer Lasermarkierung zu versehen, setzt ein Hersteller auf das Transfersystem posyART der IEF-Werner GmbH aus Furtwangen im Schwarzwald. Dieses fördert die Bauteile auf Werkstückträgern punktgenau zu den einzelnen Stationen. Der Automatisierungsspezialist lieferte zudem die Steuerungstechnik inklusive einer Leitstandlösung. Das System erfüllt alle Anforderungen hinsichtlich kurzer Taktzeiten und der exakten Ausrichtung des Bauteils zum Laser.

Kratzer im Lack? Fingerabdrücke oder Verschmutzungen wie Staubpartikel auf der Oberfläche? Das kann vor allem bei hochwertigen Kunststoffteilen wie Zierblenden für die Automobil-Industrie schnell für Reklamationen sorgen. Hersteller setzen deshalb oft auf sogenannte Lackiertrays aus Kunststoff. Damit können sie Bauteile nach dem Spritzguss transportieren und direkt lackieren, ohne sie in die Hand nehmen oder irgendwo ablegen zu müssen. Ein süddeutscher Kunststoffverarbeiter wurde mit der Herstellung dieser Trays beauftragt. Um die Serienteile anschließend mit Logo und einer fortlaufenden Nummer für die Rückverfolgbarkeit zu markieren, suchte der Verarbeiter ein Transportsystem, das die Trays automatisch, schnell und vor allem präzise dem Laser-Kennzeichnungssystem zuführt. Gefordert war zudem eine Lösung, die die einzelnen Prozessschritte – inklusiver der vorgeschalteten Bearbeitungsstationen – verbindet.

„Mit diesen Anforderungen wendete sich das Unternehmen an uns“, erinnert sich Oliver Koch, Mitarbeiter im Bereich Vertrieb Systeme bei IEF-Werner. Dafür lieferte der Automatisierungsspezialist das Montage-, Transfer- und Prüfsystem posyART und passte es an die Spezifikation des neuen Kunden an. Der modulare und durch Verwendung von Schweißgestellen stabile Aufbau der IEF-Lösung ermöglicht nun eine einfache und wirtschaftliche Markierung der Bauteile. Dabei können dank der zahlreichen Standardkomponenten so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich gelöst werden – von geraden Transferstrecken zwischen den verschiedenen Automatikstationen oder Handarbeitsplätzen bis hin zu verzweigten Transferanlagen. Die Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren aller posyART Baugruppen. Das posyART-Band ist zudem antistatisch. Zum Einsatz kommen in diesem Fall umlaufende Flachriemenbänder. Durch den Einsatz von vorkonfektionierten Riemen kann der Anwender sie im Verschleißfall ohne aufwendiges Kleben in der Anlage einfach und schnell wechseln. Die Bauhöhe der Strecken lässt sich variabel über die Standardgestelle realisieren.

Zuverlässiges Transportsystem

„Das System haben wir mit 400 x 400 Millimeter großen Werkstückträgern (WT) zu je sechs Kilogramm und den entsprechenden Aufnahmen ausgestattet“, erläutert Oliver Koch. An den sieben Handarbeitsplätzen legen Mitarbeiter die Trays nacheinander lagerichtig auf die WT. Um diese für die weitere Bearbeitung in die richtige Position zu bringen, kommen Seitenpositionierungen, Zentrierstationen sowie eine Dreheinheit zum Einsatz. In der Zentriereinheit werden die Trays zum Beispiel mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von ± 0,05 Millimetern fixiert. Das Lasersystem kann so später mit einer hohen Wiederholgenauigkeit die Bauteile markieren. Den Richtungswechsel an der Strecke übernimmt ein Drehteller, der die Werkstückträger um 180 Grad umlenkt. Mit einer Geschwindigkeit von 21 Metern in der Minute fährt der beladene WT zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen. Dazu gehört unter anderem eine Einheit, die die zu markierendende Oberfläche reinigt, eine, die das Bauteil abbläst, zwei Laserstationen, die die Beschriftung auf dem jeweils richtigen Teil exakt aufbringen sowie ein optischer Sensor, der die Position der Markierung prüft.

Vor jeder Station hält ein Stopper bei laufendem Band den bestückten WT an. „Wir haben diese mittig angeordnet“, beschreibt Oliver Koch. „Dies verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Die in dieser Anwendung eingesetzten Stopper werden pneumatisch betrieben und sind mit einer integrierten WT-Dämpfung ausgerüstet. Ausgelöst werden sie, sobald Sensoren den WT auf dem Band erkennen.“

Lückenlos dokumentiert

Neben der Hardware lieferte IEF-Werner die komplette Steuerungstechnik inklusive der Leitstandlösung transLOGIC. Darüber werden Informationen der Werkstückträger als auch der einzelnen Stationen verarbeitet. „Die Carrier sind standardmäßig für die Integration von RFID-Chips vorbereitet“, erklärt Oliver Koch. „Produktionsrelevante Informationen wie Bearbeitungsstände oder auch Prüfparameter lassen sich somit über Leseköpfe auslesen, die Anlagenzustände darstellen, Aufträge verwalten und Produktionsprozesse überwachen.“ Die Leitstandlösung unterstützt zudem die Anlagenwartung. Produktionsdaten lassen sich per CSV-File archivieren und auswerten. transLOGIC ist auf Basis einer Siemens S7 1500 erstellt und bietet somit alle Schnittstellen zu den unterschiedlichen Anlagenteilen. Die Anbindung erfolgt über profiNET.

Das erfahrene Team von IEF-Werner unterstützte den Kunststoffverarbeiter bei der Projektierung und Lösungsfindung – sowie im Aftersales. „Muss eine Komponente getauscht werden, sind diese jederzeit auch separat erhältlich“, sagt Oliver Koch. „Wichtige Verschleißteile haben wir ständig auf Lager und somit sofort verfügbar.“ Der Anwender kann diese mit wenigen Handgriffen selbst austauschen. Beispielsweise lassen sich die Antriebsriemen der Weichen innerhalb einer Minute durch Herausheben der Hubeinheit oder Wechseln des kompletten Einschubes ersetzen. Trotzdem: Die IEF-Techniker stehen jederzeit bereit, wenn ihre Hilfe verlangt wird.

Die IEF-Werner GmbH hat mit der miniSPIN-Baureihe eine kompakte und hochdynamische Einheit entwickelt, mit der sich Komponenten mit einem Gewicht von bis zu Gramm sehr schnell handhaben lassen. Typische Pick-&-Place-Aufgaben, wie sie in der Uhren-, Glas- oder Elektroindustrie sowie in der Feinmechanik üblich sind, lassen sich mit einer Gesamtzykluszeit von Millisekunden umsetzen. 

Die Basis der miniSPIN-Baureihe bildet ein Hebelarm, der an der Antriebswelle der Motor-Getriebe-Kombination angebracht ist. An seinem Ende ist an einer drehbar gelagerten Schnittstelle eine Pinole angeschraubt. Bei der Basisversion wird diese Pinole durch einen Zahnriemen zwangsgeführt. Damit ist sie während der Drehbewegung des Hebelarms immer vertikal ausgerichtet. Der Hebelarm kann über einen pneumatisch betriebenen Drehverteiler mit Vakuum oder mit Druckluft betrieben werden. Damit kann der Anwender sowohl einen Saug- als auch einen pneumatischen Parallelgreifer an der Pinole anbringen. Die Leitungen für die Medien sind im Hebelarm integriert. IEF-Werner konzipiert die Flächengreifer kundenspezifisch. Damit der Greifer die Bauteile sicher erkennt, lässt sich dieser mit speziellen Vakuumschaltern oder Schnellschaltventilen ausstatten. Und weil der Drehverteiler modular aufgebaut ist, kann der miniSPIN kopfüber oder spiegelbildlich angebaut werden.

Die Ausführung miniSPINPlus ist mit einem zweiten Servomotor ausgestattet, der die Pinole antreibt. Damit lässt sich diese frei und unabhängig positionieren – während sich der Hebelarm dreht. Durch den zusätzlichen Freiheitsgrad kann die Einheit zum Beispiel ein Bauteil aus der Palette entnehmen und es während der Bewegung für eine Kamera-Inspektion in die passende Lage drehen. Ein spielfreies Planetengetriebe sorgt für eine hohe Positioniersteifigkeit. Bei der technischen Auslegung haben die IEF-Entwickler sehr viel Wert auf das Regelverhältnis zwischen externem Massen- und Motorträgheitsmoment gelegt. Damit wird ein Überschwingen des Hebelarms in den Übergabepositionen vermieden.

Im Einsatz sind bei der Baureihe hochdynamische Servomotoren mit Absolutwertgebern. Eine zusätzliche Sensorik zur Referenzpunkterfassung ist nicht erforderlich. Um ein Absinken des Hebelarms im stromlosen Zustand zu vermeiden, sind die Motoren mit Haltebremsen ausgestattet. Nur ein Kabel mit Schnellkupplungssystem wird benötigt, um sie mit sämtlichen Funktionen zu versorgen. Die Servomotoren sind zudem äußerst energieeffizient: Im Dauerbetrieb werden maximal Watt Antriebsleistung benötigt. Das entspricht einer konventionellen Glühbirne.

Anwender können die Handhabungseinheit separat als auch kombiniert mit Lineareinheiten einsetzen. In Verbindung mit direkt angetriebenen Linearachsen – zum Beispiel die euroLINE von IEF-Werner – lassen sich hochdynamische Handlingssysteme realisieren. Hierzu stehen Adapterplatten für die verschiedenen Lineareinheiten zur Verfügung. IEF-Werner bietet für die miniSPIN-Baureihe drei standardisierte Hebellängen an.

IEF-Werner übernimmt die Taktzeitberechnung der kundenspezifischen Applikation sowohl für den miniSPIN als auch für komplexe Mehrachssysteme. Vorversuche setzen die Ingenieure binnen weniger Tage um.

IEF-Werner hat mit dem Modul / eine neue Zahnriemenachse im Programm, die selbst unter hoher Belastung und bei großen Hüben keine zusätzlichen Stützkonstruktionen erfordert. Das erleichtert nicht nur die Montage. Weil damit zusätzliche Bauteile entfallen, reduziert der Anwender zudem deutlich seine Kosten. Mit ihren Eigenschaften eignet sich die Zahnriemenachse ideal für das Beladehandling von Werkzeugmaschinen oder für das Handhaben von Europaletten.

Mit dem neuen Modul / lassen sich Hübe bis 6. Millimeter realisieren. Die Lineareinheit steht in Hubabstufungen von je Millimeter zur Verfügung. Der Schlitten hat eine Länge von und eine Breite von Millimeter. Verbaut ist die Führungsschiene in der Baugröße. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit beträgt bis zu fünf Meter in der Sekunde, die Wiederholgenauigkeit liegt bei ±0, Millimeter. Sie kann eine maximale Last von Kilogramm aufnehmen. Optional stattet IEF das System mit integrierten induktiven Endlagenschaltern aus. Der Grundkörper zeichnet sich durch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aus. Damit können Konstrukteure große Spannweiten umsetzen – das ist insbesondere beim Aufbau von Portalsystemen von Vorteil. Und selbst bei hohen Belastungen und großen Hüben sind keine zusätzlichen Stützkonstruktionen erforderlich. Anwender sparen deutlich Kosten und können das System schneller aufbauen als vergleichbare Lösungen. Motoren können über 8 unterschiedliche Varianten an das Modul / angebaut werden – sechs Möglichkeiten mit Riemenvorgelege, zwei mit direktem Motoranbau über ein Planetengetriebe. Die Zahnriemenachsen von IEF lassen sich als Parallelantrieb mit 2 mechanisch synchronisierten Achsen ausführen – beispielsweise zentral über Kegelradgetriebe. Die Verwendung eines Kegelradgetriebes bietet sich speziell bei größeren Achsabständen an. Zum Einsatz kommt das neue Modul / beispielsweise im Sondermaschinenbau. Es eignet sich insbesondere für die Kommissionierung von Europaletten. Eine weitere denkbare Aufgabe ist der Einsatz als Beladehandling von Werkzeugmaschinen.

Um Tellerfedern nach dem Stanzen vollautomatisch auf ihre exakten Kennwerte zu prüfen, die Gut- von den Ausschussteilen zu trennen und der weiteren Produktion zuzuführen, beauftragte ein Federhersteller die IEF-Werner GmbH mit der Entwicklung einer Komplettlösung. Das Ergebnis ist eine Anlage, die fast nur aus IEF-eigenen Komponenten besteht und in hoher Taktzahl rund um die Uhr zuverlässig läuft. Der Automatisierungsspezialist kümmerte sich ab der Anfrage bis zur Inbetriebnahme – und darüber hinaus.

Jede Maschine und jedes Gerät entsteht aus einer Idee. In der Konstruktion nimmt diese Idee Form an und wird schließlich Realität. Diesen Weg der Entstehung gestalten die Ingenieure der IEF-Werner GmbH in Furtwangen im Schwarzwald ganz nach Wunsch ihrer Kunden – auch wenn die Aufgaben, die die späteren Maschinen erfüllen sollen, noch so komplex sind. „Bei vielen Projekten sind wir vom Erstkontakt bis zur Inbetriebnahme im Boot“, berichtet Frank Neugart, Produktmanager der Servopressen bei IEF-Werner. Mindestens – denn oft kümmern sich die Automatisierungsspezialisten auch noch darüber hinaus um den reibungslosen Betrieb im Produktionsalltag.

Exemplarisch berichtet Frank Neugart von einem erfolgreich abgeschlossenen Projekt. Der Kunde richtete sich mit seiner Anfrage nach einer Komplettlösung für die Prüfung von Tellerfedern an IEF-Werner. Er war auf der Suche nach einer Anlage, die die Bauteile mit unterschiedlichen Stärken als Schüttgut in hoher Taktzahl von einer Stanzmaschine aufnimmt, auf ihre Kennwerte prüft, die Gut- von den Schlechtteilen trennt und der weiteren Verarbeitung in hoher Geschwindigkeit zuführt. „Wir haben eine vollautomatische Lösung entwickelt, die komplett auf unserem Know-how – und nahezu ausschließlich aus unseren eigenen Komponenten besteht“, sagt Neugart. Der Kunde erhielt von den Schwarzwäldern alles aus einer Hand.

Schonend und genau handhaben

„Wir haben die Prüfanlage in unserem Technikum aufgebaut und gemeinsam mit dem Kunden umgesetzt“, berichtet Neugart. Er zeigt auf ein paar Tellerfedern, die sich extrem in ihren Kennwerten, wie beispielsweise der Stärke, unterscheiden. In der Produktionslinie beim Kunden werden die Bauteile in hoher Taktzahl aus Blechen gestanzt und sortenrein der Anlage von IEF-Werner zugeführt. Dort gelangen sie über eine Fördertechnik zu einem Wendeltopfförderer, der diese vereinzelt. „Für das Pick&Place haben wir einen Vakuumgreifer installiert, der die Feder von der Vereinzelung aufnimmt. „Die Vakuum-Lösung handhabt die Feder schonend, ohne zusätzlichen Einfluss auf das Teil zu nehmen“, erklärt der Produktmanager. Der Greifer legt die Feder auf die weiterführende Fördertechnik. Dazu installiert IEF-Werner eine Lineareinheit mit Direktantrieb der Baureihe euroLINE 120 mit vier unabhängigen Schlitten. Sie fungiert als Transportachse der Tellerfedern zu den nächsten Stationen. „Unsere hochdynamischen Direktantriebe eignen sich optimal für solche präzisen Handhabungs- und Montagearbeiten“, erläutert Neugart. „Die Einheiten sind kompakt, schnell sowie positionier- und wiederholgenau.“ In der Baureihe sind ein Linearmotor, ein Wegmesssystem und eine Führung integriert. Die Besonderheit: Auf der euroLINE 120 können mehrere Schlitten unabhängig voneinander verfahren werden. Somit können mehrere Federn gleichzeitig in den nachfolgenden Stationen, zu- und abgeführt werden.

Mit der Servopresse zuverlässig messen

Um die Bauteile schonend auf der Transportachse zu bewegen, schieben die vier Schlitten diese zur jeweiligen Station. „Die Federn sind nach dem Stanzen oft verformt“, erläutert Neugart. Bevor sie geprüft werden können, müssen sie deshalb zuerst vorgesetzt werden. Das heißt: Ein Schlitten schiebt und positioniert das Bauteil unter die erste Servopresse der Baureihe aiPRESS. Diese belastet die Feder mit einer erforderlichen Kraft, um sie in eine definierte Form zu bringen.

Nach dem Vorsetzen schiebt der zweite Schlitten zwei Bauteile im Doppeltakt zu jeweils zwei weiteren Servopressen der gleichen Baureihe. „Diese Prüfpressen leiten eine definierte Messlast zwischen 16 und 32 Newton und messen anschließend die Höhe“, erklärt Neugart. Im nächsten Schritt entlasten die Systeme die Feder. In der Kraftmesseinheit erfolgt eine Parameterumschaltung zur Messung der Prüfkraft (200 bis 7.000 Newton) in Abhängigkeit der zuvor gemessenen Höhe. „Unsere Servopressen eignen sich ideal für diese Anwendung“, sagt Neugart. Denn der Antriebsstrang besteht aus einer Servospindel mit passendem Servoantrieb. Dieser ist in einem massiven und verwindungssteifen C-Gestell aus Stahl integriert. Eine Präzisionsführung, die die Querkräfte vollständig aufnehmen kann, hält den Antriebsstrang über den gesamten Arbeitsweg präzise in der Spur. Abgerundet wird das System mit einem direkt messenden optischen Wegmesssystem am Pressstempel, um Positionierungsfehler zu vermieden. Ein Konfigurationssystem sorgt dafür, dass sich der Antriebsstrang exakt an den benötigten Kraftbereich anpassen lässt.

Um den Vorgang zu überwachen und den Verlauf grafisch darzustellen, hat IEF-Werner die Servopressen Baureihe mit dem intelligenten Kraft-Weg-Monitor aiQ-CONTROL ausgestattet. Dieser beinhaltet verschiedene Funktionen wie Hüllkurven und Kraft-Weg-Barrieren. Damit lassen sich Messgrößen exakt überwachen. In die Presse ist zudem die intelligente Prozessraumbeleuchtung aiLIGHT integriert. Die energieeffiziente Vier-Farb-LED-Technologie signalisiert dem Anlagenbediener eindeutig den Status der Anlage und der Bauteile.

Als Steuerung für die Anlage dient ein Industrie-PC von Beckhoff. Dieser kommuniziert unter anderem über die Schnittstelle OPC-UA mit der übergeordneten Steuerung. „Warn- und Störmeldungen mit Meldungsnummer oder Zeitstempel werden gespeichert“, beschreibt Neugart. Zusätzlich überträgt die Anlage die Messwerte über eine sogenannte Q-DAS Schnittstelle an ein QS-System. Die Anlage prüft alle Teile zu hundert Prozent. In Stichproben werden die Ergebnisse gespeichert. Die Bedienoberfläche zeigt dem Bediener alle Werte deutlich an. „Wir haben unsere Standard Oberfläche entsprechend den Kundenanforderungen erweitert“, sagt Neugart.

Bei Schlechtteilen unterscheidet die Maschine, ob es sich um Ausschuss handelt oder um Federn, die sich nacharbeiten lassen. Je nach Ergebnis gelangen die Tellerfedern in unterschiedliche verschlossene Behälter. Sind die Messwerte korrekt, werden sie mit dem Flachband MINITRANS zur weiteren Verarbeitung transportiert.

IEF-Werner entwickelt für Kunden individuelle Lösungen – zum Beispiel ein Palettiersystem, das aus einem Be- und einem Entladesystem besteht. Das Besondere: Über RFID-Tags werden die Trays, über Barcode die darin befindlichen Produkte mit einem MES-System abgeglichen. Dies stellt sicher, dass bei verschiedenen Produkten immer die richtigen Teile dem Prozess zu- und abgeführt werden. Zwischenablagen, fehlerhafte Produkte und leere Trays puffert die Maschine, um sie für den verketteten Vorgang bereitzustellen – eine wirtschaftliche Lösung, die ein Anwender bereits erfolgreich einsetzt.

Eine schnelle und zuverlässige automatisierte Be- und Entladung von Produkten aus Ladungsträgern für die Montage von Baugruppen spielt in vielen Betrieben in der Automobil-, Pharma-, Elektronik- oder Medizintechnik eine große Rolle. So können Firmen wirtschaftlich arbeiten – insbesondere in der Serienfertigung hoher Stückzahlen. Mit leistungsstarken Palettierlösungen erreichen Anwender bei ihren Prozessen eine hohe Effizienz. Ebenso stellen sie die Bereitstellung der Bauteile sicher, da keine manuellen Fehler auftreten können. Die IEF-Werner GmbH bietet Palettiersysteme und legt dabei viel Wert auf kurze Taktzeiten und hohe Zuverlässigkeit. Auf individuelle Vorgaben gehen die Ingenieure mit ihren Anlagen explizit ein. „Wir haben für einen Kunden eine äußerst wirtschaftliche Lösung entwickelt, die aus einem Be- und Entladesystem besteht“, berichtet Stefan Deck, Geschäftsführer bei IEF-Werner. In dieser konkreten Anwendung sollten plattenförmige Produkte mit den Maßen 310 x 410 Millimeter und Stärken von 0,1 bis 1,5 Millimetern aus Trays entnommen und für die weitere Verarbeitung einer Fördertechnik zugeführt werden. Die Platten bestehen aus Aluminium oder aus Kupferlegierungen und besitzen verschiedene Strukturen. Damit sind sie auch unterschiedlich schwer. „Wir haben also verschiedene Produkte, die von der Anlage je nach Auftrag sicher gehandhabt und erkannt werden müssen“, erklärt Deck.

Sicherheit steht ganz oben

Bis zu zehn in Form, Material und Gewicht gleiche Platten befinden sich jeweils in einem Kunststoff-Tray. Damit die Produkte nicht zusammenhaften, liegen Zwischenlagen aus antihaftbeschichtetem Kunststoff dazwischen. „Die Aufgabe bestand nun darin, die Produkte zu vereinzeln, lagerichtig aus den Trays sowie dem Prozess zu entnehmen, auf Richtigkeit zu prüfen und der weiteren Verarbeitung zuzuführen“, beschreibt Deck.

Der Bediener nimmt einen Wagen, auf dem mehrere beladene Kunststoff-Trays gestapelt sind, und schiebt ihn in das Beladesystem. Beladen wiegen die Wagen bis zu 150 Kilogramm. Damit der Fertigung die richtigen Produkte zugeführt werden, ist jeder Tray mit einem RFID-Tag versehen. Es sollten sich in jedem Ladungsträger auch nur sortenreine Produkte befinden – „aber sich ganz sicher sein kann man da eben nicht“, sagt Deck. Deshalb ist auf jeder Platte ein Barcode auf der Ober- und/oder Unterseite aufgedruckt, der nach der Entnahme aus dem Tray gescannt wird.

Die Hubachse nimmt mit ihrem adaptierten Palettengreifer das oberste Tray aus dem Wagen und fährt damit zu einem Transponder, der den RFID-Tag liest. Stimmen die Daten, entnimmt die Handlingeinheit das oberste Produkt aus dem Tray. Ein Scanner liest den Barcode, Sensoren messen zusätzlich die Dicke. Die Daten gleicht die Anlage mit dem Auftrag im betreiberseitigen Manufacturing Execution System (MES) ab. Danach legt die Handlingeinheit die Platte auf das Transportband. Falls notwendig wird dieses dabei gedreht. Was aber, wenn die Infos auf dem Barcode nicht mit den Daten im System übereinstimmen? „Dann erfolgt ein Signal wie auch eine Warnmeldung an das Bedienpersonal mit entsprechender Aufforderung zum manuellen Eingriff und zur Überprüfung. Damit die Zwischenlagen nicht am Produkt haften bleiben, erfolgt während dem Entnehmen aus dem Tray parallel ein Luftimpuls aus einem Abblasrohr. Diese Zwischenablagen transportiert der Greifer dann in den dafür vorgesehenen Speicher, die leeren Trays in dessen Pufferspeicher.

 „Die Vorteile dieses Konzepts zeigen sich besonders bei verketteten Anlagen und Prozess-Schritten“, sagt Deck. „Denn gerade hier müssen die richtigen Komponenten schnell und präzise bereitgestellt werden, damit sie anschließend in vorgegebener Lage den weiteren Bearbeitungsschritten zu- und abgeführt werden können.“ Mit dieser Lösung ermöglicht IEF-Werner eine effiziente Produktionsautomatisierung, die ja immer mehr zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor wird.

Kompakt, genau und sehr stark

Direktantriebe: IEF-Werner erweitert Programm der euroLINE Baureihe nach unten

Direktantriebe sind die geeignete Lösung bei dynamischen und präzisen Handhabungs- und Montagearbeiten. Sie sind kompakt, schnell sowie positionier- und wiederholgenau. Die IEF-Werner GmbH bietet mit der euroLINE-Baureihe eine bewährte Serie an Direktantrieben. Der Automatisierungsspezialist hat die Produktlinie um eine Variante erweitert. Mit der euroLINE 140 erhält der Anwender eine kompakte Achse mit einem Hub bis 3,75 Meter und einer maximalen Geschwindigkeit von fünf Metern in der Sekunde. 

IEF-Werner bietet mit der Baureihe euroLINE verschiedene Ausführungen an, die sich besonders gut für dynamische und präzise Anwendungen, beispielsweise in der Handhabungs- und Montagetechnik sowie in der Halbleiter- und Elektronikfertigung, eignen. Neu im Programm ist die euroLINE 140. Sie bewegt kleine und mittelgroße Handhabungsgewichte von bis zu 30 Kilogramm.

Sie ist extrem leise, schnell und positionsgenau und bringt damit wichtige Voraussetzungen für den Einsatz in Messsystemen mit. Durch die flexible Metallbandabdeckung ist der Direktantrieb gekapselt, was das Eindringen von Verschmutzungen sowie das Freisetzen von Partikeln weitestgehend verhindert. Damit kann sie sowohl in schmutzigen als auch in sehr sauberen Umgebungen, beispielsweise in Reinräumen oder in der Pharmazie, zuverlässig arbeiten. Es lassen sich mit der euroLINE 140 auch mehrere unabhängige Schlitten platzsparend auf einer Führung anbringen. Die Lineareinheit euroLINE 140 eignet sich ideal zum Aufbau von mehrachsigen Positioniersystemen, z.B. mit der Lineareinheit euroLINE 200.

Ihr kleinster Hub liegt bei zehn Millimetern und reicht in 48-Millimeter-Schritten bis maximal 3.754 Millimeter. Die Version erreicht eine maximale Geschwindigkeit von fünf Metern in der Sekunde, die Wiederholgenauigkeit liegt bei ± 0,005 Millimeter. Ihre Spitzenkraft beträgt 420 Newton. Die euroLINE 140 kann am Schlitten Drehmomente bis zu 200 Newtonmeter aufnehmen.

In der Lineareinheit integriert sind alle Komponenten wie Linearmotor und Wegmesssystem. Damit erhält der Kunde eine einbaufertige Lösung, die nur wenig Aufwand bei Konstruktion und Montage erfordert – und mit ihren kompakten Maßen wenig Platz beansprucht.

Die Anforderungen an die Sauberkeit von Lineareinheiten sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen – insbesondere bei Anwendern aus der Pharma- und Medizintechnik. Hier stellen diese Komponenten in einer immer saubereren Umgebung Bauteile für die Produktion zur Verfügung oder nehmen sie für weitere Bearbeitungsschritte wieder auf. „Je nach Applikation konnten wir mit unseren Achsen bisher eine Reinraumtauglichkeit zwischen ISO-Klasse 6 und 8 umsetzen“, erläutert Thomas Hettich, Produktmanager bei der IEF-Werner GmbH. „Um diese deutlich zu verbessern, haben wir ausgewählte Lineareinheiten aus unserem Programm mit einer Metallbandabdeckung ausgestattet, um ein möglichst großes Anwendungsspektrum abbilden zu können.“ Dabei handelt es sich um den Spindelantrieb der Baureihe profiLINE 70 MB, die Zahnriemenantriebe Modul 65/15 MB und 115/42 MB sowie die Direktantriebe euroLINE 140 und 200. Die Metallbandabdeckung besteht aus korrosionsbeständigem Stahl mit glatter, leicht zu reinigender Oberfläche. Mittels Magnetleiste wird sie auf Position gehalten und an der Endplatte oder an die Umlenkköpfe geklemmt. Das Metallband lässt sich einfach tauschen, ohne funktionsrelevante Bauteile demontieren zu müssen.

„Die Abdeckung kapselt die Lineareinheit. Deshalb gelangen kaum Partikel in die Achse, noch sondert sie signifikant Partikel an die Umgebung ab“, beschreibt Hettich. Damit können Anwender diese Linearantriebe nun auch in Reinräumen nach ISO 14644-1 von Klasse 1 bis 8 und nach GMP-Standard für Pharma- und Medizintechnik einsetzen. Das hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) geprüft und nach DIN EN ISO 14644-1 zertifiziert. „Die Achsen eignen sich auch für Lackierstraßen oder für staubige Umgebungsbedingungen. Das heißt: In allen Applikationen, in denen bewegte Teile abgedeckt werden müssen“, erklärt Hettich.

Damit der Anwender nicht nur einzelne Achsen verbauen kann, hat IEF-Werner die profiLINE 70 MB und die Module 65/15 MB und 115/42 MB zur gleichen Zeit auf den Markt gebracht. So lassen sich Einzelachsen zu Mehrachssystemen mit Metallbandabdeckung zusammenstellen.

Alle hier beschriebenen Lineareinheiten führt der Automatisierungsspezialist je nach Applikation optional auch mit einer Absaugung aus. Die Baugruppe ist mit mehreren Anschlussmöglichkeiten verfügbar. „Damit können wir zum einen Partikel von der Achse absaugen, zum anderen frische Luft als Sperrluft hineinblasen, um das Eindringen von Stäuben zu verhindern. Das bietet sich etwa bei Lackierstraßen an“, beschreibt der IEF-Experte. Die Absaugung lässt sich einfach handhaben, erfordert nur wenig Leistung und der Anwender kann diese auch für ein Dreiachs-System einsetzen.

Der Spindelantrieb profiLINE 70 MB erreicht ohne Absaugung bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s die Reinraumklasse 6. Mit Absaugung erfüllt er bei gleicher Geschwindigkeit die Anforderungen an ISO-Klasse 1. Die Zahnriemenantriebe Modul 115/42 MB und 65/15 MB können beispielsweise ohne Absaugung bei einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s bis ISO-Klasse 5 verwendet werden – mit Absaugung bis Klasse 1.

Das vom IPA ausgestellte Zertifikat mit Beschreibung der Versuchsbedingungen und dem jeweiligen Achsaufbau ist unter https://www.ief.de/produkte/komponenten/linearantriebe/metallbandabdeckung/ abrufbar.

Drehtische von IEF-Werner erfüllen individuelle Anforderungen:

Ob in der industriellen Automatisierung, in der Halbleiterfertigung oder in der Laser-Mikrobearbeitung – für die exakte Positionierung von Bauteilen können motorisch angetriebene Drehtische in Kombination mit ein- und mehrachsigen Positioniersystemen wichtige Komponenten für schrittweise Arbeitsfolgen und Fertigungsprozesse sein. Die IEF-Werner GmbH mit Sitz in Furtwangen im Schwarzwald bietet Drehtische in unterschiedlichen Ausführungen an. Die Einheiten unterscheiden sich beispielsweise im Hinblick auf ihre Größe, axiale Belastbarkeit und Präzision. Damit können Konstrukteure auf individuelle Anwendungen reagieren.

Die Aufgabe war für IEF-Werner klar definiert: Um die Qualität von Zahnrädern zu sichern, soll ein Handlingsystem diese aus der Produktionslinie entnehmen und nach und nach so positionieren, dass eine Kamera sie auf bestimmte optische Merkmale prüfen kann. Anschließend werden die Komponenten der nächsten Bearbeitungsstation zugeführt. „Weil Zeit teuer ist, muss der komplette Prozess im Sekundentakt ablaufen. Das ist eine wichtige Voraussetzung“, sagt Günter Walenta, Produktmanager bei IEF-Werner. Für das Entnehmen und Zuführen setzt der Automatisierungsspezialist auf das Modul 160/15 G. Die Variante „G“ zeichnet sich dadurch aus, dass dieses Pick & Place-System mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet ist. Dabei werden zwei Zahnriemen über zwei Motoren angetrieben. „Um die Bauteile nicht nur schnell, sondern vor allem wiederholgenau in den Fokus der Kamera zu setzen, verbauten wir einen NC-Drehtisch vom Typ DT 100/140“, beschreibt Walenta. Darauf ist ein kreisrunder Teller mit Aufnahmen für die Zahnräder installiert. Mit dieser Lösung konnte der Automatisierungsspezialist die Aufgabe optimal lösen. Bei Anwendungen wie diesen, wenn Werkstücke automatisiert positioniert werden sollen, können Drehtische gegenüber Linearachsen einige Vorteile bieten. Sie beanspruchen zum Beispiel weniger Raum. Dazu kommt: Bei stetig wiederkehrenden Arbeitsschritten bringen sie Geschwindigkeitsvorteile. „Nach einer 360-Grad-Drehung erreicht die Komponente immer wieder die Null-Position, von der ein Ablauf neu gestartet werden kann“, erklärt Walenta. „Bei Linearachsen müsste der Bewegungsschlitten erst zurückfahren – und das kostet Zeit.“

Für jede Anwendung den passenden Tisch NC-Drehtische eignen sich optimal für alle Handling- und Montageapplikationen bei denen es um flexibles Positionieren geht. Es gibt sie mit und ohne zentrale Mittenbohrung. Durch die Öffnung in der Mitte lassen sich beispielsweise Kabel durchführen. Die IEF-Werner GmbH hat NC-Drehtische für ganz verschiedene Aufgabenstellungen im Programm. Diese unterscheiden sich in ihrer Baugröße, der axialen Belastbarkeit und der Präzision. Sie ermöglichen frei programmierbare Bewegungen in der Kreisbahn. Angetrieben werden sie elektromechanisch. Die Kraftübertragung erfolgt über ein Schneckengetriebe. Erzeugt wird die Kraft mit Servo- oder Schrittmotoren. Die freie Positionierung in beliebigen Winkeln der Kreisbewegung übernimmt dabei eine NC- oder SPS-Steuerung. Anwendungsmöglichkeiten für Drehtische finden sich vor allem in der automatisierten Handhabungs- und Montagetechnik. In der Mess- und Prüftechnik wie auch der Kennzeichnungstechnik drehen die Einheiten Objekte um die eigene Achse, während diese untersucht oder mit einer Kennzeichnung versehen werden. Es gibt Anwendungen bei denen Drehtische mit Spannfutter verwendet werden. „Diese können wir anstelle des Drehtellers einfach auf das Getriebe des Drehtischs montieren“, erläutert Walenta. Bei der Anwendung für die Qualitätssicherung der Zahnräder hat IEF-Werner auf die Dreheinheiten der DT-Serie gesetzt. Diese Lösungen aus Edelstahl und Aluminium sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. „Die Baureihe DT 100/140 nimmt axiale Belastungen bis 5.000 Newton auf und erreicht bei einer Abtriebsdrehzahl von 60 Umdrehungen in der Minute Drehmomente bis 40 Newtonmeter“, erläutert Walenta. Die Drehtische DT 80/100 und DT 100/140 sind für den motorischen Betrieb konzipiert. Sie arbeiten mit einem hochwertigen Schneckengetriebe, dessen Umkehrspiel durch Zustellung des Schneckenrades oder der Schnecke minimiert werden kann. Die Hohlwelle ermöglicht dem Konstrukteur zusätzlichen Spielraum, um Schläuche und Kabel unterzubringen. Die Baureihe DT 80/100 lässt sich mit bis zu 1.000 Newton axial belasten. Die Abtriebsdrehzahl beträgt 70 Umdrehungen in der Minute, und die Einheit erreicht Drehmomente bis 20 Newtonmeter. Das geringe Eigengewicht von unter 1,5 Kilogramm ist besonders in dynamischen Handlingsystemen von Vorteil. Als Zubehör erhält der Anwender einen Referenzpunktschalter für die Nullpunktbestimmung sowie auf Wunsch ein Riemengetriebe für besonders enge Platzverhältnisse. Die Drehtische sind mit einer Langzeitschmierung versehen und verhalten sich wartungsarm. An erforderliche Drehmomente anpassen Der Drehtisch der Baureihe TP 004 ist eine einfach konzipierte Dreheinheit. Sie besteht aus einem hochwertigen Getriebe und einem Antriebsmotor als Hauptkomponente. Erhältlich ist der TP 004 mit verschiedenen Übersetzungen. Das Besondere an dieser Lösung: Der Konstrukteur kann den Drehtisch an erforderliche Drehmomente oder Drehgeschwindigkeiten anpassen. Die robuste Einheit lässt sich in axialer Richtung mit bis zu 1.200 Newton belasten. An den Drehtisch können unterschiedliche Motoren adaptiert werden. Um kleine Teile beispielsweise in der Mikromontage, Halbleiterindustrie oder in der Messtechnik schnell und präzise zu positionieren, können Konstrukteure die kompakten und leichten Dreheinheiten der miniTURN-Baureihe einsetzen. Diese lassen sich auch mit Lineareinheiten kombinieren. Sie sind frei programmierbar, leistungsstark, und Anwender können sie flexibel montieren. Je nach Ausführung beträgt die axiale Belastbarkeit 200, 300 oder 500 Newton und das Drehmoment zwei, 4,2 oder 6,8 Newtonmeter. Die Abtriebsdrehzahl bei allen Versionen liegt bei 117 Umdrehungen in der Minute.

Sechs Bearbeitungsschritte auf engstem Raum

Für die Herstellung von Sensoren müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und in insgesamt sechs Arbeitsschritten nacheinander präzise montiert werden. Dafür entwickelte die IEF-Werner GmbH ein 18-Achs-Positioniersystem, das die verschiedenen Bauteile dem Sensor zuführt. Durch das kundenseitig vorgegebene Maschinenlayout, stand nur wenig Bauraum zur Verfügung. Die Techniker setzen deshalb als Basis auf einen Direktantrieb (Linearantrieb mit Linearmotor). Damit lassen sich mehrere Schlitten platzsparend auf einer Achse verfahren.

Furtwangen, 06.07.2020 – Die Aufgabe war klar definiert: Für die Herstellung von Sensoren innerhalb einer Fertigungslinie müssen verschiedene Einzelteile schnell zugeführt und nacheinander präzise montiert werden, um sie als fertige Baugruppe in kurzer Taktzeit der weiteren Produktion wieder zuzuführen. Dazu werden verschiedene Bauteile je nach Bearbeitungsschritt einzeln zugeführt und in sechs Bearbeitungsschritten wie Pressen, Schrauben oder Kleben zu fertigen Baugruppen montiert. „Viel Platz stand uns nicht zur Verfügung – das geforderte Handlingsystem sollte in einer kundenseitig vorgegebenen Zelle untergebracht sein“, berichtet Andreas Hirt, Vertriebsmitarbeiter im Bereich Linearachsen bei IEF-Werner „Mit diesen Anforderungen kam der Kunde auf uns zu.“

Mit Direktantrieb kompakter bauen

Zuerst sahen die Techniker für jede Station ein eigenständiges X-Y-Z-Handling vor. „Das ursprüngliche Konzept sah sechs separate 3-Achssysteme auf Basis von Spindelantrieben vor“, sagt Andreas Hirt. Doch diese Lösung hätte speziell in der Materialflussrichtung (X-Achse) zu groß gebaut. Die Ingenieure kamen auf eine andere Idee: Mit einem Direktantrieb als X-Achse können auf einem einzelnen Achsgrundkörper die benötigten sechs Schlitten untergebracht werden. Dies macht das ganze System deutlich kompakter – genau ausreichend für die vorgegebene Zelle, ohne dass das System dabei an Präzision verliert.

Die IEF-Ingenieure entwickelten ein Positioniersystem mit insgesamt 18 Achsen. Für die X-Achse kommt nun eine Lineareinheit der Baureihe euroLINE zum Einsatz. Bei diesem einbaufertigen System ist der Antrieb mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem optischen Absolutwertmesssystem ausgestattet. Dadurch wird eine Referenzierung überflüssig. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ± 5 Mikrometer und die Geschwindigkeit bei bis zu fünf Metern in der Sekunde. Der Hub der Lineareinheit beträgt 2.457 Millimeter.

Für die Y- und die Z-Achsen verbauten die IEF-Techniker Spindelachsen der Baureihe profiLINE. „Die spindelgetriebenen Linearschienen mit Kugelumlaufeinheiten eignen sich hervorragend zum präzisen Handhaben von Kleinteilen“, erläutert Andreas Hirt. Da der Kunde mit einer Steuerung des Anbieters Siemens arbeitet, wurden die Spindelantriebe der Baureihe profiLINE mit Siemensmotoren ausgerüstet. Ebenfalls wurde die Anbindung des Linearmotors euroLINE an die vorgegebenen Steuerungskomponenten über entsprechende Anschlussleitungen sichergestellt. Dies ist eine Besonderheit des Automatisierungsspezialisten: Sie vertreiben nicht nur Lösungen mit eigenen Motoren, sondern setzen auf Kundenwunsch auch Fremdgeräte ein. „Um mit dem System das kundenseitig geforderte Sicherheitslevel zu erreichen, wurde der Linearmotor zudem mit einem speziellen Absolutwertgeber ausgestattet, welcher den Betrieb für sicher begrenzte Geschwindigkeit erlaubt“, sagt Andreas Hirt.

Um eine maximale Flexibilität beim Achssystem zu erreichen und den vorhandenen Hub vollständig nutzen zu können, setzten die Entwickler keine Energieketten ein. „Wir hätten sie seitlich an den Stationen anbringen müssen. Das hätte die Bewegungsfreiheit eingeschränkt und unnötig Platz in Anspruch genommen“, sagt Andreas Hirt. Deswegen werden die Kabel zentral nach oben abgeführt.

Gleicher Aufbau, geringerer Konstruktionsaufwand

Andreas Hirt zeigt auf die Zelle, in der das 18-Achs-Positioniersystem untergebracht ist. „Jede Station ist gleich aufgebaut, das wirkt sich positiv auf den Konstruktionsaufwand aus“, erläutert er. Die Bauteile werden je nach Bearbeitungsschritt einzeln den Stationen zugeführt und dort zu Baugruppen montiert. An der letzten Station wird ein Deckel aufgeklebt. Der Verfahrbereich pro Station beträgt 150 x 510 x 80 Millimeter, die Verfahrzeiten für die verschiedenen Bearbeitungsschritte liegen je nach Aufgabe bei vier bis acht Sekunden, und das Gewicht der zu bewegenden Masse an der Z-Achse liegt bei bis zu fünf Kilogramm. Über ein Kamerasystem wird die Qualität der einzelnen Schritte kontrolliert. „Mit dem 18-Achs-Positioniersystem haben wir sechs Handhabungsprozesse auf engstem Bauraum realisiert, welche schnell und präzise ausgeführt werden können“ beschreibt Andreas Hirt das Ergebnis.

Die Herstellung vieler Produkte spielt sich in Reinräumen ab – insbesondere in Branchen wie der Halbleiterfertigung, Optik und Lasertechnologie, Luft- und Raumfahrttechnik, in den Biowissenschaften oder der Medizintechnik. Weil in dieser Umgebung hochgenaue Fertigungsprozesse gefordert sind, kommen zunehmend automatische Anlagen zum Einsatz. Der Automatisierungs-Spezialist IEF-Werner hat mit dem varioSTACK CF „Clean Factory“ – ein ganzheitliches Palettierer-Konzept entwickelt.

Hersteller, die in Reinräumen produzieren, wollen mit ihren Anlagen und Systemen Fertigungskosten optimieren und eine gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile sicherstellen. Die Maschinen müssen für diese speziellen Anwendungen ausgerüstet sein und mit Materialien versehen sein, deren Oberflächen sich leicht reinigen lassen. Mit dem Zusatz „CF“ – das steht für Clean Factory – hat IEF-Werner nun sein bewährtes varioSTACK-Palettiersystem für Reinraumanwendungen optimiert. Damit erreichen Hersteller die gewohnt geringen Taktzeiten. Sie können zudem die Anlage nun in Reinräumen der Klasse ISO 8 einsetzen. IEF-Werner legt das System auf Wunsch auch für die Klassen ISO 7 und ISO 6 aus. Das offene und modulare Palettiersystem lässt sich an jede Aufgabenstellung maßschneidern. Anwender können den varioSTACK CF mit einem integrierten IEF-Produkthandling betreiben oder an ein bereits vorhandenes Roboter- oder Handlingsystem anbinden. Zudem lässt sich die äußerst kompakte Anlage standardmäßig mit Palettenwagen oder Transportbändern beladen – bei der Bandladerversion auch von der Seite aus. In dieser Ausführung beträgt die Stapelhöhe , als Wagenlader Millimeter. Um den Palettierer einfach und schnell zu reinigen, sind die Hubachse sowie das Produkthandling komplett mit Edelstahl verkleidet. Zum Boden hin ist das System geschlossen und kann mit einer Silikonraupe abgedichtet werden. Die Energieführungen sind in der Anlage integriert. Die Hubachsen sind servogesteuert und mit Absolutwertgebern ausgerüstet. Sie nehmen beladene Trays mit einem Gewicht bis Kilogramm auf. Die Traywechselzeit beträgt weniger als 5 Sekunden. In knapp Sekunden wechselt der Palettierer den Palettenstapel. Das Produkthandling kann inklusive Greifer Bauteile mit einem Gewicht bis fünf Kilogramm und einer Wiederholgenauigkeit von ± 0, Millimetern aufnehmen.

Wandlungsfähig: Eine Servopressmaschine wird zur „Servomess“-Maschine

Eine Servopressmaschine wird zur „Servomess“-Maschine.

Seit einigen Jahren ist IEF-Werner dafür bekannt Servopressen herzustellen, die allerhöchste Genauigkeitsansprüche erfüllen. Basis hierfür sind optimal abgestimmte Komponenten, wie die speziellen Präzisionsführungen oder der steife C-Rahmen aus Werkzeugstahl. Genau diese Eigenschaften sind es, die auch industrietaugliche Höhenmessgeräte benötigen. Ein glücklicher Umstand, denn so konnte IEF für die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn eine knifflige Montageaufgabe einfach lösen. Dabei wurde aus der Servopressmaschine die „Servomess“-Maschine.

Furtwangen, .. – Es zeichnet sich ein Trend in der Fertigungs- und Montagebranche ab: Viele Hersteller verschieben qualitätsbestimmende Faktoren weg von der spanenden Fertigungs- hin zur Montagegenauigkeit. „Dies gilt vor allem für Produkte, die immer weiter verkleinert werden“, sagt Frank Neugart, Produktmanager bei der IEF-Werner-GmbH in Furtwangen. Prinzipiell stellen Fertigungstoleranzen bei der Skalierung von Produkten nach oben keine nennenswerte Herausforderung dar. Wenn es jedoch darum geht, Produkte immer kleiner und kompakter zu gestalten, spielen sie eine sehr große Rolle. Wo früher auf Anschlag montiert wurde, erschweren nun minimale Ungenauigkeiten diese bewährte Montagemöglichkeit. Zwar lassen sich Toleranzgrenzen durch eine Auswahl geeigneter Präzisionsfertigungsverfahren gut optimieren. Das führt jedoch in den allermeisten Fällen zu inakzeptablen Produktionskosten. Industrie 4.0 kann hier effiziente Lösungen anbieten. Denn diese Vision ist in der Fertigungs- und Montagebranche schon lange kein Fremdwort mehr. Konkret geht es dabei um dynamisch angepasste Montageprozesse. „Dynamisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, verschiede Produktionsparameter während der Produktion ständig an die aktuellen Gegebenheiten anzupassen. Ein darauf spezialisiertes Kommunikationssystem erfasst individuelle Messdaten, verarbeitet diese blitzschnell und passt die damit verbundenen Prozesse dynamisch an. „Unsere Servopresse nutzt die Ergebnisse der Messstation zur Offset-Korrektur“, berichtet Neugart. Jeder Montageprozess ist anders, somit ist jedes Produkt ein präzises Unikat.

Diese Genauigkeit fordert auch die Bürkert Werke GmbH aus Ingelfingen bei Heilbronn bei der Herstellung von kompakten Magnetventilen. „Es kommt besonders darauf an, dass die Abstände exakt eingehalten werden, die zum vollständigen Öffnen und zum sicherem Verschließen der Ventile nötig sind“, erklärt Ottmar Müller, Serienanlaufmanager bei Bürkert Werke. Magnetventile bestehen aus vielen kleinen Komponenten. Die funktionalen Bauteile haben meistens so komplexe Formen, dass sie sich mit herkömmlichen spanenden Fertigungsverfahren nicht wirtschaftlich herstellen lassen. Deshalb kommen nur Spritzgussteile aus Kunststoff in Frage. Mit dem Spritzgießen lassen sich Genauigkeiten von bis zu 1/ Millimeter erreichen. Wenn es jedoch genauer werden soll, ist zusätzliche Aufmerksamkeit auf den Montageprozess zu legen. Die Entwickler von IEF-Werner haben sich dieser Aufgabe angenommen und den Montageprozess bei Bürkert optimiert. Zu diesem Zweck wurde die vorhandene Präzisionspresse aiPRESS mit einer zusätzlichen Servopresse ausgestattet. Diese wird jedoch nicht zum Fügen der Bauteile benutzt, sondern zum individuellen Ausmessen der Höhentoleranzen. Die „messPRESS“, wie die Maschine von den Schwarzwälder Ingenieuren liebevoll genannt wird, nutzt dabei den präzisen Aufbau des Grundsystems, die standardmäßig vorhandenen Messgeräte für Kraft und Weg sowie die patentierte Positionierungs- und Antastfunktion. „Lediglich einen pneumatischen Miniaturhubzylinder mussten wir in die Teileaufnahme integrieren“, erklärt Neugart. „Dieser Hub sorgt dafür, dass die oberen und unteren Messpunkte ermittelt werden können. Die Differenz daraus entspricht der Bauteilhöhe auf fünf Mikrometer genau.“ Der Messvorgang lässt sich über Parameter speziell anpassen. Der Anwender kann zum Beispiel die Antastkraft oder die Anzahl, wie oft gemessen werden soll, angeben. Die zweite Maschine, die für das Fügen auf die Zielposition zuständig ist, wurde mit der „messPRESS“ verkettet. Nachdem das Messergebnis ermittelt ist, erfolgt die Verrechnung der Daten sowie die Anpassung des Fügeprozessprogramms, das auf der Festplatte der Pressmaschine abgelegt ist. In dieser Zeit entnimmt der Bediener das Bauteil aus der Messvorrichtung und legt es, zusammen mit weiteren Teilen, in die Montagevorrichtung der Servopresse ein. Danach erfolgt die Ausführung des dynamisch angepassten Fügeprozessprogramms. „Die Ergebnisse sind perfekt und ermöglichen eine prozentige Qualitätskontrolle“, erläutert Müller. Nun arbeiten die IEF-Entwickler daran, das Konzept des dynamisch angepassten Fügeprozesses als Erweiterungsmodul für alle IEF-Servopressen zukünftig ihren Kunden anbieten zu können.

Wenn alles fließt und ineinandergreift

Montage-, Transfer- und Prüfsystem für unterschiedliche Zahnradbaugruppen:

Furtwangen, .. Bei manchen Fertigungslinien stellt man sich vor, wie sie der Konstrukteur mit dem Tuschefüller zwischen zwei spitzen Fingern auf dem Reißbrett zeichnet. Vermutlich mit erhobener linker Augenbraue, den Blick fokussiert und den Mund leicht geöffnet, ähnlich einem Uhrmacher. Denn die einzelnen Anlagen arbeiten genauso hochpräzise zusammen wie ein Schweizer Uhrwerk. Ein Schritt folgt exakt auf den nächsten, wie in einem Getriebe ein Zahnrad ins andere greift. Dazwischen ist keine Sekunde zu viel. „Am Reißbrett ist diese Montage- und Prüflinie zwar nicht entstanden, doch mit sehr viel Sorgfalt und Leidenschaft fürs Detail“, beschreibt Oliver Koch, Produktbereichsleiter bei IEF-Werner. Die Anforderungen seines Kunden waren hoch – und besonders. Die Anlage montiert verschiedene Zahnradbaugruppen für Motoren. Je nach Typ bestehen sie aus zwei gleichen oder unterschiedlichen Stirnrädern, einem Sprengring sowie einem Schrägkugellager oder einer Spannfeder. Dabei prüft die Anlage vor, während und nach den Montageprozessen die kritischen Qualitätsmerkmale an den Bauteilen. „Wir ermöglichen damit eine Prozent-Prüfung – und das ganz automatisch“, betont Oliver Koch. „Der Anwender muss für diese Aufgabe kein Personal bereitstellen und kann sich der hohen Qualität bei jeder montierten Baugruppe absolut sicher sein.“ Bis Ende dieses Jahres sollen von jedem Zahnradtyp etwa . Baugruppen produziert sein, bis zu . im Jahr. „Dazu muss die Anlage nicht nur besonders leistungsfähig, sondern auch flexibel erweiterbar sein“, erklärt Oliver Koch. IEF lieferte die komplette Linie aus einer Hand – inklusive Software und Steuerungstechnik. 

Fördertechnik aus dem Baukasten

Die Anlage montiert die Baugruppen vollautomatisch. Dem Hersteller war besonders die technische Verfügbarkeit wichtig. Diese soll Prozent nicht unterschreiten. Grundlage der Montageanlage ist das erweiterbare Gurtbandsystem posyART. Das zuverlässige, flexible und präzise Baukastensystem enthält viele Standardkomponenten, mit denen sich so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich lösen lassen. Die Hauptkomponenten wie Riemen, Antriebe, Weichen oder Stoppelemente sind sehr langlebig. Die Schwalbenschwanz-Geometrie an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses Positionieren aller angefügten Baugruppen. „Das System haben wir mit Werkstückträgern (WT) und den entsprechenden Aufnahmen ausgestattet“, erläutert Oliver Koch. Je nach Anwendung werden die WT mittels Seitenpositionierung, Zentrierstation, Hub- oder Dreheinheit in die richtige Lage gebracht. In der Zentriereinheit werden sie beispielsweise mittig platziert und anschließend dreidimensional mit einer Genauigkeit von +/, Millimetern fixiert. Die Stopper sind zentral angeordnet. Das verhindert ein Verkanten der Werkstückträger in den Führungsleisten. Für diese Anwendung befinden sich auf den WT vier Aufnahmen für jeweils zweimal zwei Zahnräder. Jeder Träger enthält einen RFID-Code, der den Status der Bauteile mitführt und die Daten einer übergeordneten Steuerung übergibt. Am Anfang der Linie stehen Palettiersysteme vom Typ varioSTACK. Die äußerst kompakten Palettierer lassen sich standardmäßig von vorn mit Transportbändern oder Transportwagen beladen. „Wir haben die Maschinen für diese Anwendung so konzipiert, dass ihr integriertes Produkthandling Komponenten aus kundeneigenen Gitterkörben entnehmen kann“, erläutert Oliver Koch. Die Gitterkörbe werden fixiert und für das automatische Bestücken bereitgestellt. Die Palettierer legen die vier Stirnräder nacheinander in wenigen Sekunden auf den ersten WT.  Stimmen die Innen- und Außenmaße der Zahnräder? Sind ihre Flanken geschliffen? Um die Antworten zu erhalten, fährt der WT vor den Montageschritten zu einer Messstation. Das Handling packt jeweils zwei Bauteile und legt sie lageorientiert als Paar ab. Der Prüfvorgang startet. Ein Bildschirm an der Station zeigt das Ergebnis an, die Daten werden gespeichert. Der Ablauf wiederholt sich mit den nächsten beiden Werkstücken. Anschließend übergibt die Anlage die Werte an die Steuerung. Je nach Baugruppentyp fährt der Träger nun mit den Rädern weiter zu den nächsten Prozessschritten: Entweder wird ein Schrägkugellager oder eine Spannfeder installiert. Anschließend erhält jede Baugruppe noch einen Sprengring.

Unterschiedliche Prüfverfahren

Nach der Montage unterzieht die Linie die Baugruppen verschiedenen Prüfungen. Es gilt zum Beispiel, das Drehmoment der beiden Ausgleichsräder zu ermitteln. Sollte das Ergebnis aus einem vom Kunden definierten und einstellbaren Fenster fallen, wird die Baugruppe auf N.I.O (Nicht in Ordnung) gesetzt. Bei der Verdrehprüfung fährt eine Mitnahmevorrichtung auf die entsprechende Baugruppe und verdreht Verspann- und Hauptrad zueinander. Die Leistungsprüfung erfolgt dabei über eine Drehmomentmessung. Erkennt das System schwergängige Stellen und überschreiten diese einen definierten Wert, setzt es die Baugruppe auf Status N.I.O. Generell werden an der Anlage Bauteile oder Baugruppen mit Status N.I.O nicht mehr weiterverarbeitet. Nach den Prüfungen wird der WT mit der Baugruppe über eine Hub- und Dreheinheit angehoben und um Grad gedreht. In dieser Lage positioniert der Werkstückträger sie unter einem Laser, der die entsprechende Kennzeichnung aufbringt. Ein Kamerasystem kontrolliert das Schriftbild und prüft die enthaltenen Daten auf ihre Plausibilität. Um die fertig montierten Baugruppen zu entnehmen, lieferte IEF ein weiteres varioSTACK Bandladersystem. An der Anlage setzt ein Mitarbeiter leere Kleinladungsträger (KLT) stapelweise auf das Zuführband. „Er achtet darauf, dass die Inlets und die Deckel der Behälter korrekt ein- oder aufgesetzt sind“, erklärt Oliver Koch. Der Stapel läuft automatisch in den Palettierer. Der oberste KLT wird vereinzelt und auf den Palettiertisch gesetzt. Ein Sauggreifer entnimmt den Deckel und „parkt“ ihn auf dem Palettentisch. Anschließend fährt der Tisch mit dem KLT unter eine Z-Einheit mit Greifer. Sie entnimmt alle Inlets bis auf das unterste. Der KLT fährt in Beladeposition. Der Palettierer entnimmt die Baugruppen aus dem WT. „Sind sie mit N.I.O codiert, kommen die Baugruppen nach vier unterschiedlichen Fehlerkriterien sortiert auf ein Abführband“, beschreibt Koch. Die mit I.O. (In Ordnung) gekennzeichneten Bauteile gelangen in die Formnester der Inlets im KLT-Behälter: Sobald das erste Inlet voll ist, entnimmt ein Sauggreifer einen VCI-Zuschnitt aus dem Puffer und setzt ihn auf das befüllte Tray. Darauf kommt das nächste Inlet. Ist der KLT komplett gefüllt, entnimmt der Sauggreifer den Deckel und verschließt den KLT. Die fertig bestückten und verschlossenen KLT kommen nun stapelweise auf ein Abführband. Das Besondere: Die verpackten Baugruppen müssen nun nicht mehr nachgemessen werden. Die Anlage von IEF stellt die geforderte Qualität sicher.